專利名稱：：基于圖染色法的rfid多讀寫器防沖突方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種RFID讀寫器防沖突方法，涉及一種基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突技術方案，屬于射頻識別
技術領域：
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背景技術：
：隨著RFID技術的日益成熟，電子標簽將會在供應鏈管理、資產管理、生產管理和安全防偽等領域獲得廣泛的應用。在上述許多應用場合中，大多會使用兩個或兩個以上的RFID讀寫器進行多目標的識別，稱多讀寫器應用。在實際應用中發(fā)現(xiàn)，在多讀寫器應用環(huán)境下，讀寫器之間的相互干擾十分嚴重(稱為讀寫器沖突問題)，從而導致整個RFID系統(tǒng)的識別效率嚴重下降。讀寫器沖突已經稱為RFID發(fā)展應用的主要問題之一。經過分析表明，讀寫器之間的沖突分為標簽沖突和頻率沖突。標簽沖突是指當標簽同時處于多個讀寫器的閱讀范圍內時，不能被任何一個讀寫器正確識別的沖突，如圖1所示，Rl，R2分別表示兩個RFID讀寫器，R表示讀寫器的閱讀半徑，I表示讀寫器的干擾半徑，D表示讀寫器R1、R2之間的距離；頻率沖突是指讀寫器在識別標簽時，處于其它讀寫器的干擾范圍內，由于它們的工作頻率相同或者頻率間隔太小導致不能正常識別標簽的沖突，如圖2所示。由于大多數(shù)電子標簽的功能簡單，不能區(qū)分不同讀寫器的信號，故標簽沖突只能通過分時工作的方法解決。頻率沖突可以通過為每個讀寫器分配不同的信道來解決。國內外對于RFID多讀寫器的沖突問題及其解決方案進行了研究，其中基于時分多址的算法包括DCS,colowave,Pulse,Dica，RandomBackoff,CSMA等；基于空分多址的算法包括LLCR,w-LLC,w-LCR等；基于時分頻分結合的方案有Hi-Q。這些算法在一定程度上避免了讀寫器之間的沖突問題，但是仍然存在各自的不足。其中基于時分多址的雖然可以同時消除頻率沖突和標簽沖突，但在同一時刻僅有一個讀寫器工作，導致系統(tǒng)整體的識別效率不高；基于空分多址的方法通過調節(jié)輻射的角度或者發(fā)射能量的大小能夠在一定程度上減輕標簽沖突，但是不能有效避免頻率沖突；Hi-Q雖然是時分頻分相結合的方案，由于它是基于人工智能的算法，算法復雜度高，系統(tǒng)在達到最優(yōu)狀態(tài)前學習時間比較長，導致系統(tǒng)的總體效率仍然不高。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于圖染色算法的頻分、時分結合的RFID多讀寫器防沖突方法。通過圖染色算法為每個RFID讀寫器分配合適的頻率(信道)和時隙，使得存在頻率沖突的讀寫器之間，使用不同信道工作，以避免頻率沖突；同時，存在標簽沖突的讀寫器之間在不同時間(時隙)閱讀標簽，以避免標簽沖突。該技術方案通過使用較少的信道和時隙資源，在理論上可以避免所有的讀寫器沖突，使得讀寫器的平均識別速度得到提兩。本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，包括步驟一，以二維坐標(x,y)表示每個讀寫器的位置，并向中央控制器輸入每個讀寫器天線坐標的分布信息；步驟二，中央控制器計算讀寫器之間的標簽沖突矩陣T、頻率沖突矩陣F;步驟三，根據(jù)圖染色理論，及標簽沖突矩陣T，計算參數(shù)約束數(shù)t(v)、度數(shù)d(v);步驟四，調用時隙分配算法，計算所需最大時隙數(shù)max-slot，并為每個讀寫器分配相應的時隙編號slot_num;步驟五，根據(jù)圖染色理論、頻率沖突矩陣F,及相關參數(shù)約束數(shù)t(v),度數(shù)d(v);步驟六，調用信道分配算法，為每個讀寫器分配相應的信道編號charmel-num;步驟七，將時隙分配算法、信道分配算法的計算結果(最大時隙數(shù)max-slot、每個讀寫器分配所得的時隙編號slot—num,每個讀寫器分配所得的信道編號channel—num)發(fā)送給每個讀寫器。所述時隙分配算法和信道分配算法的執(zhí)行順序可以互換，即先進行信道分配，再進行時隙分配，或者兩種分配算法同時進行。所述步驟一的標簽沖突矩陣T,用于描述任意兩個讀寫器之間是否存在標簽沖突，假設讀寫器數(shù)目為n,則該矩陣為nxn，當讀寫器i,j之間存在標簽沖突時，即當讀寫器i,j之間的距離D(I，j)<2R,則元素T(i,j)4;否則，T(i,j)-O;其中，R為讀寫器閱讀標簽的半徑。所述步驟一的頻率沖突矩陣F,表示存在且僅存在頻率沖突的讀寫器之間的最小信道約束數(shù)，假設讀寫器數(shù)目為n，則該矩陣為nxn,。頻率距離約束條件為，相隔就n個信道，兩讀寫器不發(fā)生頻率沖突的距離為dn，讀寫器i,j的距離dl〈D(i，j),則F(i,j)=0,表示讀寫器i,j之間不存在頻率沖突；讀寫器i,j的距離d2〈D(i,j)<=dl,則F(i，j)=1;讀寫器i,j的距離d3〈D(i，j)<=d2,則F(i,j)=2;讀寫器i,j的距離d4〈D(i，j)<=d3,則F(i，j)=3;讀寫器i,j的距離D(i，j)<=d4,則F(i,j)=4;所述步驟二中約束數(shù)t(v)為1,度數(shù)d(v)為與頂點v相連的邊的條數(shù)。所述步驟四中時隙分配算法包括，步驟一，根據(jù)讀寫器分布和標簽沖突矩陣T,將存在標簽沖突的讀寫器之間用邊e連接起來，邊的取值為l;根據(jù)約束數(shù)t(v)對讀寫器進行排序；步驟二，給約束數(shù)t(v)最大的讀寫器選擇時隙編號1,若不止一個，則選擇其中度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，并且更新相應的參數(shù)，包括可用時隙集R(v)、可用時隙個數(shù)r(v)、不可用時隙集Uf(v)、不可用時隙個數(shù)lf(v)、讀寫器的序號n(v);步驟三，在未著色的讀寫器中，不可用顏色個數(shù)lf(v)最大的，若不止一個，選擇約束數(shù)t(v)最大的，若還不止一個，選擇度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，設該讀寫器為v;步驟四，若讀寫器v的著色序號n(v)《4,則轉至步驟五；否則，n(v)>4,判斷讀寫器v的類型若r(v)〉-l，則執(zhí)行步驟五，否則，執(zhí)行回溯換色子程序；步驟五，對選出的讀寫器v著以可選用的，色號盡可能小的顏色，若R(v)不為空集合，則R(v)中的顏色優(yōu)先；步驟六，若所有的讀寫器都已著色，則停止；否則，返回步驟三。所述步驟五中約束數(shù)t(v)為與頂點v相連的邊中取值最大的邊的值，度數(shù)d(v)為與頂點v相連的邊的條數(shù)。所述步驟六中信道分配算法包括，步驟一，根據(jù)讀寫器分布和頻率沖突矩陣F，將存在頻率沖突的讀寫器之間用邊e連接起來；根據(jù)約束數(shù)t(v)對讀寫器進行排序；步驟二，給約束數(shù)t(v)最大的讀寫器在可選用的信道集合中隨機選擇一個信道，若約束數(shù)t(v)最大的讀寫器不止一個，這選擇其中度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，并且更新相應的參數(shù)，包括可用信道集R(v)、可用信道個數(shù)r(v)、不可用信道集Uf(v)、不可用信道個數(shù)lf(v)、讀寫器的序號n(v);步驟三，在未著色的讀寫器中，不可用信道個數(shù)lf(v)最大的，若不止一個，選擇約束數(shù)t(v)最大的，若還不止一個，選擇度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，設該讀寫器為v;步驟四，若讀寫器v的著色序號n(v)《4，則轉至步驟五；否則，n(v)>4,判斷讀寫器v的類型若r(v)〉-l，則執(zhí)行步驟五，否則，執(zhí)行回溯換色子程序；步驟五，對選出的讀寫器v著以可選用的，色號盡可能小的顏色，若R(v)不為空集合，則R(v)中的顏色優(yōu)先；步驟六，若所有的讀寫器都已著色，則停止；否則，返回步驟三。所述回溯換色子程序，包括，在n(v)〉4的情況下，設讀寫器v的前一著色讀寫器為u,則n(u)=n(v)-1;判斷讀寫器u的類型若r(u)〈-l，則用讀寫器"代替v,返回回溯換色子程序，繼續(xù)回溯；若r(u)〉1,則對讀寫器"換色，設其原著色為^"),因為r(u)>l,則R，(u)-R(u)-A(u)，R，(u)不為空集合，設其中色號最小的顏色為A，(u),給讀寫器"換色，著以顏色A'(u),并用R，(u)代替R(u)，r(u)-l代替r(u),退出回溯換色子程序，返回，繼續(xù)對未著色的讀寫器進行著色。本發(fā)明的獨到優(yōu)勢在于在多讀寫器工作環(huán)境下，通過引入中央控制單元，利用圖染色算法分別為每個讀寫器分配合適的信道和時隙。通過中夬控制器的集中調度，存在頻率沖突的讀寫器可以使用不同信道工作，以避免頻率沖突；存在標簽沖突的讀寫器可以在不同時隙閱讀標簽，以避免標簽沖突。該技術方案通過使用較少的信道和時隙資源，可以避免所有的多讀寫器沖寫器的平均識別速度得到提高，理論上系統(tǒng)的識別效率可以達到100%。圖1標簽沖突示意圖；圖2頻率沖突示意圖；圖3中央控制器工作流程示意圖；圖4IS018000-6C協(xié)議對多讀寫器工作模式下讀寫器發(fā)射能量的頻率規(guī)范；圖5時隙分配算法流程示意圖；圖6信道分配算法流程示意圖；圖7讀寫器工作流程示意圖。具體實施方式以下結合附圖具體描述本發(fā)明的實施方案。在多讀寫器工作場景下，讀寫器工作效率十分低下，讀寫器之間的干擾主要包括頻率沖突和標簽沖突，本發(fā)明的多讀寫器防沖突技術方案通過給存在標簽沖突的讀寫器分配不同的時隙來解決標簽沖突，通過給存在頻率沖突的讀寫器分配不同的頻率(信道)來解決頻率沖突。本發(fā)明涉及的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突技術方案主要包括中央控制器，多個RFID讀寫器，待識別的電子標簽。中央控制器可以是讀寫器工作區(qū)域內的一臺計算機，主要的作用是執(zhí)行時隙分配算法、頻率分配算法，并且將算法的執(zhí)行結果，最大時隙數(shù)max-slot、每個讀寫器分配所得的時隙編號slot-num,每個讀寫器分配所得的信道編號channel-num,發(fā)送給每個讀寫器，從而使多個讀寫器協(xié)調工作；RFID讀寫器是算法分配的對象，讀寫器根據(jù)接收到中央控制器發(fā)送的時隙、頻率分配結果，在指定的時隙(slot-num)內使用指定的信道(channel-num)閱讀標簽；電子標簽是讀寫器識別的對象。本發(fā)明的RFID多讀寫器防沖突技術方案適用于任何協(xié)議的RFID系統(tǒng)，以ISO18000-6C為例進行說明。基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，由于要求讀寫器的位置固定，所以適用于靜態(tài)系統(tǒng)；首先，當讀寫器的天線位置固定后，向中央控制器輸入每個讀寫器天線的位置信息，以二維坐標(x，y)表示；然后，中央控制器根據(jù)輸入的天線位置信息、讀寫器兼容的空中接口協(xié)議和當?shù)責o線電規(guī)范等計算RFID系統(tǒng)的標簽沖突矩陣T和頻率沖突矩陣F;利用基于圖染色法的時隙分配算法為每個讀寫器分配工作時隙；利用基于改進圖染色法的信道分配算法為每個讀寫器分配工作信道；接著，中央控制器將時隙、信道分配結果發(fā)送給所有讀寫器；最后，讀寫器;f艮據(jù)所分配的信道和時隙閱讀標簽。本發(fā)明涉及的技術方案的實現(xiàn)流程如下，分為中央控制器工作流程和讀寫器工作流程兩個方面。中央控制器工作流程如圖3所示步驟一，根據(jù)實際應用確定讀寫器天線的分布，并向中央控制器輸入該信息。在實際應用場景中，固定好每個讀寫器以及讀寫器的天線，以二維坐標(x,y)表示每個讀寫器的天線的位置(注為了描述方便，在后文中不區(qū)分讀寫器的位置和讀寫器天線的位置)，向中央控制器輸入每個讀寫器位置信息，即天線的坐標(x,y);步驟二，中央控制器計算讀寫器之間的標簽沖突矩陣T、頻率沖突矩陣F。(一)計算標簽沖突矩陣T中央控制器根據(jù)輸入的讀寫器位置信息，讀寫器閱讀標簽的半徑RH艮設每個閱讀器的發(fā)射能量相同，則它們的閱讀半徑大小相等)，計算標簽沖突矩陣T。該標簽沖突矩陣用于描述任意讀寫器之間是否存在標簽沖突，假設讀寫器數(shù)目為n,則該矩陣為nxn，當讀寫器i,j之間存在標簽沖突時，即當讀寫器i，j之間的距離D(<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>;否則<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>。(二)計算頻率沖突矩陣F中央控制器根據(jù)EPCglobalClG2協(xié)議多讀寫器工作模式下，對發(fā)射能量在相鄰信道的抑制約束條件如圖4所示，即在第一、二、三、四及以上鄰近信道的能量抑制分別為-20dB，-50dB,-60dB，-65dB,讀寫器發(fā)射功率36dBm,基于ISO18000-6C協(xié)議計算的頻率距離約束，結果如下表所示，<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(l)當讀寫器i,j的距離D(i,j)<d4時，讀寫器i,j占用的信道間隔lchanne1—num(i)-channel畫num(j)|〉=4;(2)當讀寫器i,j的距離d4<=D(i,j)〈d3時，讀寫器i,j占用的信道間隔(channel—n咖(i)-channel—num(j)(>=3;(3)當讀寫器i，j的距離d3<=D(i,j)<d2時，讀寫器i,j占用的信道間隔Ichannel一num(i)—channel_num(j)I〉=2;H)當讀寫器i,j的距離d2<=D(i,j)<dl時，讀寫器i,j占用的信道間隔Ichannel—num(i)_channel—num(j)|>=1;中央控制器輸入的讀寫器位置信息和上面計算所得的頻率距離約束條件計算頻率約束矩陣F。頻率約束矩陣表示存在且僅存在頻率沖突的讀寫器之間的最小信道約束數(shù)，假設讀寫器數(shù)目為n,則該矩陣為nxn,。即(1)讀寫器i,j的距離dKD(i,j)，則F(i,j)=0,表示讀寫器i,j之間不存在頻率沖突；(2)讀寫器i,j的距離d2〈D(i,j)<=dl，則F(i,j)=1;(3)讀寫器i,j的距離d3〈D(i,j)<=d2，則F(i,j)=2;(4)讀寫器i，j的距離d4〈D(i，j)<=d3,則FU,j)=3;(5)讀寫器i，j的距離D(i,j)<=d4，則F(i,j)=4;步驟三，根據(jù)標簽沖突矩陣T,計算相關參數(shù)t(v)，d(v)。根據(jù)圖染色理論，將每個RFID讀寫器視為一個頂點v,存在標簽沖突的讀寫器i，j之間，即T(i,j)4，用邊e(i,j)連接起來，在時隙分配算法中，所有邊的取值都為1,即e(i,j)=l。將時隙視為顏色，用不同數(shù)字表示。時隙分配算法就是在滿足標簽沖突矩陣T的約束下，為每個頂點分配合適的時隙編號slot_num,使得存在標簽沖突的讀寫器在不同時間內識別標簽，以解決標簽沖突。當前已經著色的頂點使用的顏色集合用G表示；頂點v的禁色集Uf(v)表示在集合G中，頂點v不能使用的顏色的集合；Uf(v)元素個數(shù)稱為頂點v的禁色數(shù)If(v);頂點v的可用顏色集R(v)表示當要給頂點v著色時，在集合G中，頂點v可以使用的顏色集合，其元素個數(shù)稱為r(v);頂點v的著色序號用n(v)表示。頂點v的度數(shù)d(v)表示與頂點v相連的邊的條數(shù)；頂點v的約束數(shù)t(v)表示與頂點v相連的邊中耳又值最大的邊的值；在時隙分配算法中，t(v)的最大值為1。所有的讀寫器V,和所有的邊El(表示標簽沖突)構成了圖G(V,El)，中央控制器根據(jù)圖G(V,El)計算每個讀寫器v的約束數(shù)t(v),度數(shù)d(v)。在標簽分配算法中，顏色就表示時隙，禁色集Uf(v)表示不可用的時隙集，禁色數(shù)lf(v)表示不可用時隙個數(shù)，可用顏色集R(v)表示可用時隙集，r(v)表示可用顏色個數(shù)，更換顏色就是更換時隙。步驟四，調用時隙分配算法，計算所需最大時隙數(shù)max—slot,并為每個讀寫器分配相應的時隙編號slot-num。圖5為時隙分配算法的流程圖。(一)根據(jù)讀寫器分布和標簽沖突矩陣，將存在頻率沖突的讀寫器之間用邊e連接起來，邊的取值為1;求出每個讀寫器的約束數(shù)t(v)，d(v)。(二)給約束數(shù)t(v)最大的讀寫器選擇時隙編號1，若不止一個，則選擇其中度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，并且更新相應的參數(shù)，包括R(v),r(v),Uf(v)，If(v),n(v)。(三)在未著色的讀寫器中，選擇禁色數(shù)If(v)最大的，若不止一個，選擇約束數(shù)t(v)最大的，若還不止一個，選擇度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，設該讀寫器為v。(四)假如讀寫器v的著色序號n(v)《4,則執(zhí)行步驟(五)；否則，n(v)>4,判斷讀寫器v的類型若r(v)>=1，則執(zhí)行步驟(五)，否則，執(zhí)行回溯換色子程序；設讀寫器v的前一著色讀寫器為u,則n(u)=n(v)-1。判斷讀寫器u的類型若r(u)《1,n(u)>4,用讀寫器"代替v,返回，繼續(xù)回溯，若r(u)>l，n(u)>=4,對讀寫器"換色，即更換讀寫器u的時隙，設其原著色為^"),因為r(u)〉l,則R,(u)=R(u)-A(u),R，(u)不為空集合,設其中色號最小的顏色為A，(u)，給讀寫器"換色，著以顏色A，(u),并用R，(u)代替R(u),r(u)-1代替r(u),退出回溯換色子程序，返回執(zhí)行主程序步驟(三)。(五)對選出的讀寫器v著以可選用的，色號盡可能小的顏色，若R(v)不為空集合，則R(v)中的顏色優(yōu)先。(六)若所有的讀寫器都已著色，則停止；否則，則執(zhí)行步驟(三)。在上述的著色步驟中，如果序號大于4的讀寫器要使用新的顏色，程序會進行一系列判斷，先返回上一步更換顏色，通過調整，在滿足約束得條件下，使讀寫器使用得顏色盡可能少，也就是占用得資源盡可能少。使用圖染色法原理的目的在于，使用較少的信道和時隙資源，可以避免所有的多讀寫器沖突，使得所有的讀寫器的平均識別速度得到提高。步驟五，根據(jù)頻率沖突矩陣F，計算相關參數(shù)t(v)，d(v)。跟時隙分配算法相同，將每個RFID讀寫器視為一個頂點v,將存在頻率沖突的讀寫器i,j之間，即滿足F(i，j)>=1的讀寫器i,j之間，用邊e(i,j)連接起來。在頻率分配算法中，邊的取值大于等于1,即e(i,j)>=l,其取值的大小表示存在頻率沖突的讀寫器之間的最小信道間隔數(shù)。將信道視為顏色，用不同數(shù)字表示。信道分配算法就是在滿足頻率沖突矩陣F的約束條件下，為每個頂點(讀寫器)分配合適的信道編號channel_num,使得存在頻率沖突的讀寫器使用不同的信道識別標簽，以解決頻率沖突。信道分配算法中的參數(shù)定義與時隙分配算法保持一致，包括t(v),d(v),R(v),r(v),Uf(v),If(v),n(n)等。所有的讀寫器V，和所有的邊E2(表示頻率沖突)構成了圖G(V，E2),中央控制器才艮據(jù)圖G(V,E2)計算每個讀寫器v的約束數(shù)t(v),度數(shù)d(v)。步驟六，調用信道分配算法，為每個讀寫器分配相應的信道編號channel-num。圖6為信道分配算法的流程圖，其流程與時隙分配算法基本一致，不同點在于第一個被著色的讀寫器，算法為其分配的顏色不是l,而是在可用顏色(信道)中隨機選擇一個顏色，如圖6虛線框中所述。這里第一個著色讀寫器采用隨機著色機制的原因在于中國頻率規(guī)范指出，RFID讀寫器在一個信道上停留的時間不得超過2秒，讀寫器在占用分配所得的信道slot-num—定時間后，必須要跳到另一個信道，即讀寫器必須能夠跳頻。但是，通過對時隙分配算法的分析和仿真發(fā)現(xiàn)，讀寫器通過時隙分配算法所分配得到的時隙編號可能不會發(fā)生變化，即時隙分配算法不能直接用于信道分配算法，故在信道分配算法中第一個被著色讀寫器采用隨機著色機制。其它讀寫器的著色過程不變，由于讀寫器之間著色的相關性，其它讀寫器每次執(zhí)行算法分配所得的信道編號也會發(fā)生變化，能夠滿足讀寫器跳頻的需求。(一)根據(jù)讀寫器位置和頻率沖突矩陣，求出每個讀寫器的約束數(shù)t(v)，d(v),根據(jù)t(v)對讀寫器進行排序。(二)選出約束數(shù)t(v)最大的讀寫器在可用信道集合中隨機選擇一個信道分配給該讀寫器，若約束數(shù)t(v)最大的讀寫器不止一個，則選擇其中度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，并且更新相應的參數(shù)，包括R(v),r(v),Uf(v),If(v),n(v)。(三)在未著色的讀寫器中，選擇禁色數(shù)lf(v)最大的，若不止一個，選擇約束數(shù)t(v)最大的，若還不止一個，選擇度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，設該讀寫器為v。(四)假如讀寫器v的著色序號n(v)《4，則執(zhí)行步驟(五)；否則，n(v)>4,判斷讀寫器v的類型若r(v)X,則執(zhí)行步驟(五)，否則，執(zhí)行回溯換色子程序；設讀寫器v的前一著色讀寫器為u，則n(u)=n(v)-1。判斷讀寫器u的類型若r(u)<=1，n(u)>4,用讀寫器"代替v,返回，繼續(xù)回溯，若r(u)〉1,n(u)>=4,對讀寫器"換色，即更換讀寫器u的信道，設其原著色為^"),因為r(u)〉l,則R，(u)=R(u)-A(u)，R，(u)不為空集合,設其中色號最小的顏色為A，(u),給讀寫器"換色，著以顏色A'(u),并用R，(u)代替R(u),r(u)-1代替r(u)，退出回溯換色子程序，返回執(zhí)行主程序步驟(三)。(五)對選出的讀寫器v著以可選用的，色號盡可能小的顏色，若R(v)不為空集合，則R(v)中的顏色優(yōu)先。(六)若所有的讀寫器都已著色，則停止；否則，則執(zhí)行步驟(三)。。步驟七，將時隙分配算法、信道分配算法的計算結果(最大時隙數(shù)max-slot、每個讀寫器分配所得的時隙編號slot-num，每個讀寫器分配所得的信道編號channel-num)發(fā)送1§^個讀寫器。上述時隙分配算法和信道分配算法的先后順序可以調換，也可以同時進行，改變前后順序并不影響本發(fā)明的實現(xiàn)。圖7為讀寫器工作流程步驟一，讀寫器與中央控制器連接，進行初始化，全局時隙編號slot—id初始化為0。注意，每個讀寫器的全局時隙編號slot-id都必須保持同步。步驟二，每個讀寫器接收中央控制器發(fā)送的時隙信息(最大時隙數(shù)max-slot、時隙編號slot—num)和信道信息(channel—num)。步驟三，當前時隙開始，每個讀寫器的全局時隙編號slot-id加一，判斷條件slot-id%max—slot==slot—num(%表示求模運算)是否滿足，滿足，則該讀寫器就在本時隙內閱讀標簽，閱讀標簽時使用的信道為當前中央控制器為該讀寫器分配的信道；否則，該讀寫器就處于空閑狀態(tài)。步驟四，如果當前時隙結束，對于處于空閑的讀寫器轉到步驟三；對于正在閱讀標簽的讀寫器，先進行如下判斷如果標簽識別完畢，則退出程序；否則，轉到步驟三。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。權利要求1、一種基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，其特征在于，包括步驟一，以二維坐標(x，y)表示每個讀寫器的位置，并向中央控制器輸入每個讀寫器天線坐標的分布信息；步驟二，中央控制器計算讀寫器之間的標簽沖突矩陣T、頻率沖突矩陣F；步驟三，根據(jù)圖染色理論，及標簽沖突矩陣T，計算參數(shù)約束數(shù)t(v)、度數(shù)d(v)；步驟四，調用時隙分配算法，計算所需最大時隙數(shù)max_slot，并為每個讀寫器分配相應的時隙編號slot_num；步驟五，根據(jù)圖染色理論、頻率沖突矩陣F，及相關參數(shù)約束數(shù)t(v)，度數(shù)d(v)；步驟六，調用信道分配算法，為每個讀寫器分配相應的信道編號channel_num；步驟七，將時隙分配算法、信道分配算法的計算結果(最大時隙數(shù)max_slot、每個讀寫器分配所得的時隙編號slot_num，每個讀寫器分配所得的信道編號channel_num)發(fā)送給每個讀寫器。2、根據(jù)權利要求1所述的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，所述步驟一的標簽沖突矩陣T,其特征在于用于描述任意兩個讀寫器之間是否存在標簽沖突，假設讀寫器數(shù)目為n,則該矩陣為nxn，當讀寫器i,j之間存在標簽沖突時，即當讀寫器i，j之間的距離D(I,j)<2R,則元素T(i,j)=1;否則，T(i,j)=0;其中，R為讀寫器閱讀標簽的半徑。3、根據(jù)權利要求1所述的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，所述步驟一的頻率沖突矩陣F,其特征在于表示存在且僅存在頻率沖突的讀寫器之間的最小信道約束數(shù)，假設讀寫器數(shù)目為n,則該矩陣為nxn,。頻率距離約束條件為，相隔就n個信道，兩讀寫器不發(fā)生頻率沖突的距離為dn，讀寫器i,j的距離dl〈D(i,j),則F(i,j)=0,表示讀寫器i，j之間不存在頻率沖突；讀寫器i,j的距離d2〈D(i,j)<=dl,則F(i，j)=1;讀寫器i,j的距離d3〈D(i，j)<=d2,則F(i,j)=2;讀寫器i,j的距離d4〈D(i,j)<=d3,則F(i，j)=3;讀寫器i,j的距離D(i,j)<=d4,則F(i,j)=4。4、根據(jù)權利要求1所述的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，所述步驟二中約束數(shù)t(v)為1，度數(shù)d(v)為與頂點v相連的邊的條數(shù)。5、根據(jù)權利要求1所述的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，所述步驟四中時隙分配算法包括，步驟一，根據(jù)讀寫器分布和標簽沖突矩陣T，將存在標簽沖突的讀寫器之間用邊e連接起來，邊的取值為1;根據(jù)約束數(shù)t(v)對讀寫器進行排序；步驟二，給約束數(shù)t(v)最大的讀寫器選擇時隙編號1，若不止一個，則選擇其中度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，并且更新相應的參數(shù)，包括可用時隙集R(v)、可用時隙個數(shù)r(v)、不可用時隙集Uf(v)、不可用時隙個數(shù)lf(v)、讀寫器的序號n(v);步驟三，在未著色的讀寫器中，不可用顏色個數(shù)If(v)最大的，若不止一個，選擇約束數(shù)t(v)最大的，若還不止一個，選擇度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，設該讀寫器為v;步驟四，若讀寫器v的著色序號n(v)^4，則轉至步驟五；否則，n(v)>4,判斷讀寫器v的類型若r(v)〉-l，則執(zhí)行步驟五，否則，執(zhí)行回溯換色子程序；步驟五，對選出的讀寫器v著以可選用的，色號盡可能小的顏色，若R(v)不為空集合，則R(v)中的顏色優(yōu)先；步驟六，若所有的讀寫器都已著色，則停止；否則，返回步驟三。6、根據(jù)權利要求1所述的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，所述步驟五中約束數(shù)t(v)為與頂點v相連的邊中取值最大的邊的值，度數(shù)d(v)為與頂點v相連的邊的條數(shù)。7、根據(jù)權利要求1所述的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，所述步驟六中信道分配算法包括，步驟一，根據(jù)讀寫器分布和頻率沖突矩陣F,將存在頻率沖突的讀寫器之間用邊e連接起來；根據(jù)約束數(shù)t(v)對讀寫器進行排序；步驟二，給約束數(shù)t(v)最大的讀寫器在可選用的信道集合中隨機選擇一個信道，若約束數(shù)t(v)最大的讀寫器不止一個，這選擇其中度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，并且更新相應的參數(shù)，包括可用信道集R(v)、可用信道個數(shù)r(v)、不可用信道集Uf(v)、不可用信道個數(shù)lf(v)、讀寫器的序號n(v);步驟三，在未著色的讀寫器中，不可用信道個數(shù)lf(v)最大的，若不止一個，選擇約束數(shù)t(v)最大的，若還不止一個，選擇度數(shù)d(v)最大的，若還不止一個，則任意選一個讀寫器，設該讀寫器為v;步驟四，若讀寫器v的著色序號n(v)^4，則轉至步驟五；否則，n(v)>4,判斷讀寫器v的類型若r(v)>=1,則執(zhí)行步驟五，否則，執(zhí)行回溯換色子程序；步驟五，對選出的讀寫器v著以可選用的，色號盡可能小的顏色，若R(v)不為空集合，則R(v)中的顏色優(yōu)先;步驟六，若所有的讀寫器都已著色，則停止；否則，返回步驟三。8、根據(jù)權利要求5或7所述的基于圖染色法的RFID多讀寫器防沖突方法，所述回溯換色子程序，包括，n(v)〉4的情況下，設讀寫器v的前一著色讀寫器為u,貝'Jn(u)=n(v)-1;判斷讀寫器u的類型若r(u)〈-l，則用讀寫器"代替v，返回回溯換色子程序，繼續(xù)回溯；若r(u)>l,則對讀寫器"換色，設其原著色為^"),因為r(u)M,則R'(n)=R(u)-A(u),R'(u)不為空集合，設其中色號最小的顏色為A，(u),給讀寫器"換色，著以顏色A，(u),并用R，(u)代替R(u),r(u)-l代替r(u),退出回溯換色子程序，返回，繼續(xù)對未著色的讀寫器進行著色。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于圖染色算法的射頻識別(RFID)多讀寫器防沖突方法，通過執(zhí)行圖染色算法為每個RFID讀寫器分配合適的頻率(信道)和時間(時隙)，使得存在頻率沖突的讀寫器之間，使用不同信道工作，以避免頻率沖突；同時，使得存在標簽沖突的讀寫器之間在不同的時隙閱讀標簽，以避免標簽沖突。本發(fā)明通過結合頻分和時分的基于圖染色法的多讀寫器防沖突方法，可以在使用較少的信道和時隙資源的情況下有效地避免多讀寫器之間的沖突(包括標簽沖突和頻率沖突)，使得讀寫器的平均識別速度得到提高。文檔編號G06K7/00GK101216875SQ200810032490公開日2008年7月9日申請日期2008年1月10日優(yōu)先權日2008年1月10日發(fā)明者丹劉,周曉方,王俊宇,昊閔,鵬魏申請人:復旦大學