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一種用于rfid系統(tǒng)的防碰撞方法

文檔序號:6629554閱讀:543來源:國知局
一種用于rfid系統(tǒng)的防碰撞方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防碰撞方法,該方法包括:當(dāng)有活動標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器識別范圍內(nèi)時,閱讀器與這些活動標(biāo)簽建立通信;閱讀器使用幀時隙方法讀取標(biāo)簽;判斷是否發(fā)生碰撞;在發(fā)生碰撞時,閱讀器使用二叉樹方法讀取標(biāo)簽。本發(fā)明的有益之處在于:將兩大經(jīng)典防碰撞方法二叉樹和幀時隙方法按照各自特點(diǎn)結(jié)合在一起,以充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),結(jié)合兩種方法的新的防碰撞方法在搜索次數(shù),傳輸時延,吞吐率等重要指標(biāo)上都明顯優(yōu)于ALOHA方法和二叉樹方法。
【專利說明】—種用于RFID系統(tǒng)的防碰撞方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于射頻識別(RFID)系統(tǒng)中的防碰撞方法,尤其涉及一種用于RIFD系統(tǒng)中的基于二叉樹和巾貞時隙ALOHA的防碰撞方法。

【背景技術(shù)】
[0002]無線射頻識別(Rad1Frequency Identificat1n, RFID)是一種具有實(shí)時、快速、準(zhǔn)確采集等特點(diǎn)的自動識別技術(shù),通過交變電磁場達(dá)到無接觸識別的目標(biāo)。RFID系統(tǒng)由閱讀器、標(biāo)簽和應(yīng)用程序三部分組成,閱讀器和標(biāo)簽之間采用非接觸方式通信。目前的RFID技術(shù)中還存在一些制約其發(fā)展的瓶頸問題,比如信息傳輸?shù)陌踩珕栴},協(xié)議的問題以及防碰撞問題等,尤其是閱讀器與標(biāo)簽通訊時發(fā)生碰撞會導(dǎo)致閱讀器無法識別,即產(chǎn)生所謂防碰撞問題?,F(xiàn)存的防碰撞方法主要有兩種:AL0HA方法和二叉樹(Binary Tree, BT)方法。其中:AL0HA方法的缺點(diǎn)是會有丟標(biāo)簽無法識別的情況,而二叉樹方法雖然可以遍歷到每一個標(biāo)簽,克服了 “死標(biāo)簽”的問題,但它具有方法復(fù)雜,周期長等缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種防碰撞方法,該方法在一個穩(wěn)定的環(huán)境下,標(biāo)簽數(shù)和時隙數(shù)相當(dāng)時采用幀時隙方法;在碰撞時隙則采用二叉樹方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0005]一種防碰撞方法,包括:當(dāng)有活動標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器識別范圍內(nèi)時,閱讀器與這些活動標(biāo)簽建立通信;閱讀器使用幀時隙方法讀取標(biāo)簽;判斷是否發(fā)生碰撞;在發(fā)生碰撞時,閱讀器使用二叉樹方法讀取標(biāo)簽。
[0006]進(jìn)一步的,閱讀器使用幀時隙方法讀取標(biāo)簽包括:閱讀器發(fā)送Query命令建立一個標(biāo)簽分割巾貞,Query命令格式中包含指示該巾貞標(biāo)簽響應(yīng)時隙數(shù)量的參數(shù)N ;標(biāo)簽接收Query命令后獲得時隙數(shù)N,標(biāo)簽內(nèi)部的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)η存為時隙標(biāo)識符,其中O < η < N ;標(biāo)簽在選定的時隙發(fā)送響應(yīng)信號,在所有其他時隙均保持靜默。
[0007]進(jìn)一步的,在每個標(biāo)簽響應(yīng)時隙會出現(xiàn)三種可能情況:第一種情況:該時隙沒有標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng)信號,即為空時隙,則閱讀器在等待特定時間確認(rèn)無標(biāo)簽響應(yīng)后發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作;第二種情況:若只有一個標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng),則該標(biāo)簽被成功識別,閱讀器同樣發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作;第三種情況:若有多個標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng),則在閱讀器接收端發(fā)生碰撞,系統(tǒng)不能識別任一標(biāo)簽,則閱讀器將該時隙號存入碰撞時隙列表{Tk},并發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作。
[0008]進(jìn)一步的,其中閱讀器使用二叉樹方法讀取標(biāo)簽包括:將發(fā)生碰撞的標(biāo)簽的ID發(fā)送給閱讀器,應(yīng)用Manchester編碼有效判別具體發(fā)生碰撞的比特位;閱讀器維護(hù)兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表,即碰撞節(jié)點(diǎn)表和擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表,碰撞節(jié)點(diǎn)表放置時隙i時發(fā)生碰撞的節(jié)點(diǎn),其中時隙i屬于{Tk};擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表放置將要擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)或者已經(jīng)擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn);閱讀器發(fā)送Query命令,命令中攜帶碰撞時隙列表中的某一時隙i,以及該時隙i發(fā)生碰撞的標(biāo)簽的ID號;標(biāo)簽收到讀寫器指令后比較時隙i是否和自己在標(biāo)簽分割幀中選擇的時隙一致,命令中的標(biāo)簽的ID號是否和自己的ID前i位一致,若二者都一致,則標(biāo)簽發(fā)送ID響應(yīng);若有一個不一致,則標(biāo)簽不響應(yīng);如果閱讀器發(fā)現(xiàn)多個標(biāo)簽發(fā)生碰撞,則分裂成兩個節(jié)點(diǎn),放入碰撞節(jié)點(diǎn)表中,擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)按照引導(dǎo)方式進(jìn)行,即按照碰撞位數(shù)的多少來引導(dǎo),將碰撞位最少的節(jié)點(diǎn)放在碰撞節(jié)點(diǎn)表的首部,其余的依次放在碰撞節(jié)點(diǎn)表中;根據(jù)分裂后的二叉樹,閱讀器的查詢指令改為最高碰撞位前綴加上碰撞位的O或者I分別發(fā)送,如果只有一個標(biāo)簽響應(yīng),則該標(biāo)簽被識別,否則在碰撞位再次分裂出一個二叉樹;將分裂出的節(jié)點(diǎn)放置在碰撞節(jié)點(diǎn)表中,閱讀器每次從碰撞節(jié)點(diǎn)表中首部選擇一個節(jié)點(diǎn)放入擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表,并發(fā)送對應(yīng)的查詢指令,直到碰撞節(jié)點(diǎn)表為空。
[0009]進(jìn)一步的,在所有標(biāo)簽都被正確識別之后,結(jié)束本流程。
[0010]本發(fā)明的有益之處在于:將兩大經(jīng)典防碰撞方法(二叉樹和幀時隙方法)按照各自特點(diǎn)結(jié)合在一起,以充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),結(jié)合兩種方法的新的防碰撞方法在搜索次數(shù),傳輸時延,吞吐率等重要指標(biāo)上都明顯優(yōu)于ALOHA方法和二叉樹方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的防碰撞方法的流程圖;
[0012]圖2為本發(fā)明所使用的幀時隙方法的工作流程圖;
[0013]圖3為本發(fā)明所使用的二叉樹方法的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0015]參照圖1,為本發(fā)明的防碰撞方法,具體步驟如下:
[0016]一、當(dāng)有活動標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器識別范圍內(nèi)時,閱讀器與這些活動標(biāo)簽建立通信;
[0017]二、閱讀器使用幀時隙方法讀取標(biāo)簽;參照圖2,具體為:
[0018]1、閱讀器發(fā)送Query命令建立一個標(biāo)簽分割巾貞,Query命令格式中包含指示該中貞標(biāo)簽響應(yīng)時隙數(shù)量的參數(shù)一N ;
[0019]2、標(biāo)簽正確接收Query命令后獲得時隙數(shù)N,標(biāo)簽內(nèi)部的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)n,(0^n< N),存為時隙標(biāo)識符;標(biāo)簽只在其選定的時隙發(fā)送響應(yīng)信號,通常為標(biāo)簽ID信息,不管是否發(fā)生碰撞,在所有其他時隙均保持靜默。
[0020]在每個標(biāo)簽響應(yīng)時隙會出現(xiàn)三種可能情況:
[0021]第一種情況:該時隙沒有標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng)信號,即為空時隙,則閱讀器在等待特定時間確認(rèn)無標(biāo)簽響應(yīng)后發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作;
[0022]第二種情況:若只有一個標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng),則該標(biāo)簽被成功識別,閱讀器同樣發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作;
[0023]第三種情況:若有多個標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng),則在閱讀器接收端發(fā)生碰撞,系統(tǒng)不能識別任一標(biāo)簽,則閱讀器將該時隙號存入碰撞時隙列表{Tk},并發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作。
[0024]三、判斷是否發(fā)生碰撞,即判斷集合{Tk}是否為空,如果{Tk}為空,則未發(fā)生碰撞,可結(jié)束該工作流程,如果{Tk}不為空,則表示在某一時隙發(fā)生了碰撞,則進(jìn)入步驟四;
[0025]四、在發(fā)生碰撞時,閱讀器使用二叉樹方法讀取標(biāo)簽。
[0026]參照圖3,介紹本發(fā)明所使用的二叉樹方法的工作流程
[0027]1、將發(fā)生碰撞的標(biāo)簽的ID發(fā)送給閱讀器,應(yīng)用Manchester編碼有效判別具體發(fā)生碰撞的比特位。
[0028]2、閱讀器維護(hù)兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表,即碰撞節(jié)點(diǎn)表和擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表,碰撞節(jié)點(diǎn)表放置時隙i時發(fā)生碰撞的節(jié)點(diǎn),其中時隙i屬于{Tk};擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表放置將要擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)或者已經(jīng)擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn);閱讀器發(fā)送Query命令,命令中攜帶碰撞時隙列表中的某一時隙i,以及該時隙i發(fā)生碰撞的標(biāo)簽的ID號;
[0029]3、標(biāo)簽收到讀寫器指令后比較時隙i是否和自己在標(biāo)簽分割幀中選擇的時隙一致,命令中的標(biāo)簽的ID號是否和自己的ID前i位一致,若二者都一致,則標(biāo)簽發(fā)送ID響應(yīng);若有一個不一致,則標(biāo)簽不響應(yīng)。
[0030]4、這時如果閱讀器發(fā)現(xiàn)多個標(biāo)簽發(fā)生碰撞,則分裂成兩個節(jié)點(diǎn),放入碰撞節(jié)點(diǎn)表中,擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)按照引導(dǎo)方式進(jìn)行,即按照碰撞位數(shù)的多少來引導(dǎo),將碰撞位最少的節(jié)點(diǎn)放在碰撞節(jié)點(diǎn)表的首部,其余的依次放在碰撞節(jié)點(diǎn)表中;
[0031]5、根據(jù)分裂后的二叉樹,閱讀器的查詢指令改為最高碰撞位前綴加上碰撞位的O或者I分別發(fā)送,如果只有一個標(biāo)簽響應(yīng),則該標(biāo)簽被識別,否則在碰撞位再次分裂出一個二叉樹;
[0032]6、將分裂出的節(jié)點(diǎn)放置在碰撞節(jié)點(diǎn)表中,閱讀器每次從碰撞節(jié)點(diǎn)表中首部選擇一個節(jié)點(diǎn)放入擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表,并發(fā)送對應(yīng)的查詢指令,直到碰撞節(jié)點(diǎn)表為空。
[0033]五、在所有標(biāo)簽都被正確識別之后,結(jié)束本流程。
[0034]需要說明的是,上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明,凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種防碰撞方法,包括: 當(dāng)有活動標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器識別范圍內(nèi)時,閱讀器與這些活動標(biāo)簽建立通信; 閱讀器使用幀時隙方法讀取標(biāo)簽; 判斷是否發(fā)生碰撞; 在發(fā)生碰撞時,閱讀器使用二叉樹方法讀取標(biāo)簽。
2.如權(quán)利要求1所述的防碰撞方法,閱讀器使用幀時隙方法讀取標(biāo)簽包括: 閱讀器發(fā)送Query命令建立一個標(biāo)簽分割巾貞,Query命令格式中包含指示該巾貞標(biāo)簽響應(yīng)時隙數(shù)量的參數(shù)N ; 標(biāo)簽接收Query命令后獲得時隙數(shù)N,標(biāo)簽內(nèi)部的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)η存為時隙標(biāo)識符,其中O < η < N ;標(biāo)簽在選定的時隙發(fā)送響應(yīng)信號,在所有其他時隙均保持靜默。
3.如權(quán)利要求2所述的防碰撞方法,在每個標(biāo)簽響應(yīng)時隙會出現(xiàn)三種可能情況: 第一種情況:該時隙沒有標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng)信號,即為空時隙,則閱讀器在等待特定時間確認(rèn)無標(biāo)簽響應(yīng)后發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作; 第二種情況:若只有一個標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng),則該標(biāo)簽被成功識別,閱讀器同樣發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作; 第三種情況:若有多個標(biāo)簽發(fā)送響應(yīng),則在閱讀器接收端發(fā)生碰撞,系統(tǒng)不能識別任一標(biāo)簽,則閱讀器將該時隙號存入碰撞時隙列表{Tk},并發(fā)送NextSlot命令,進(jìn)入下一時隙操作。
4.如權(quán)利要求3所述的防碰撞方法,其中閱讀器使用二叉樹方法讀取標(biāo)簽包括: 將發(fā)生碰撞的標(biāo)簽的ID發(fā)送給閱讀器,應(yīng)用Manchester編碼有效判別具體發(fā)生碰撞的比特位; 閱讀器維護(hù)兩個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表,即碰撞節(jié)點(diǎn)表和擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表,碰撞節(jié)點(diǎn)表放置時隙i時發(fā)生碰撞的節(jié)點(diǎn),其中時隙i屬于{Tk};擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表放置將要擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)或者已經(jīng)擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn);閱讀器發(fā)送Query命令,命令中攜帶碰撞時隙列表中的某一時隙i,以及該時隙i發(fā)生碰撞的標(biāo)簽的ID號; 標(biāo)簽收到讀寫器指令后比較時隙i是否和自己在標(biāo)簽分割幀中選擇的時隙一致,命令中的標(biāo)簽的ID號是否和自己的ID前i位一致,若二者都一致,則標(biāo)簽發(fā)送ID響應(yīng);若有一個不一致,則標(biāo)簽不響應(yīng); 如果閱讀器發(fā)現(xiàn)多個標(biāo)簽發(fā)生碰撞,則分裂成兩個節(jié)點(diǎn),放入碰撞節(jié)點(diǎn)表中,擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)按照引導(dǎo)方式進(jìn)行,即按照碰撞位數(shù)的多少來引導(dǎo),將碰撞位最少的節(jié)點(diǎn)放在碰撞節(jié)點(diǎn)表的首部,其余的依次放在碰撞節(jié)點(diǎn)表中; 根據(jù)分裂后的二叉樹,閱讀器的查詢指令改為最高碰撞位前綴加上碰撞位的O或者I分別發(fā)送,如果只有一個標(biāo)簽響應(yīng),則該標(biāo)簽被識別,否則在碰撞位再次分裂出一個二叉樹; 將分裂出的節(jié)點(diǎn)放置在碰撞節(jié)點(diǎn)表中,閱讀器每次從碰撞節(jié)點(diǎn)表中首部選擇一個節(jié)點(diǎn)放入擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)表,并發(fā)送對應(yīng)的查詢指令,直到碰撞節(jié)點(diǎn)表為空。
5.如權(quán)利要求4所述的防碰撞方法,在所有標(biāo)簽都被正確識別之后,結(jié)束本流程。
【文檔編號】G06K7/00GK104268493SQ201410525927
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】梁士利, 徐美玲, 林青, 宮珊, 趙星博 申請人:東北師范大學(xué)
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