一種用于洗滌系統(tǒng)信息及時上報的標簽快速識別協(xié)議的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感網絡通信領域，具體為一種用于洗滌系統(tǒng)信息及時上報的標簽快速識別協(xié)議。
【背景技術】
[0002]目前，酒店、醫(yī)院、浴場及專業(yè)的洗滌公司正面臨著每天都要處理成千上萬件的工作服和布草的交接、洗滌、熨燙、整理、儲藏等工序，如何有效地跟蹤管理每一件工作服和布草的洗滌過程、洗滌次數、庫存狀態(tài)和布草有效歸類是一個極大挑戰(zhàn)。例如，洗滌過程的每步環(huán)節(jié)無法準確監(jiān)控，布草容易出現紕漏；洗滌好的布草無法準確歸類以至儲藏空間的浪費；又因擔心交叉感染，導致某些待洗布草數量統(tǒng)計工作無法施展等等。無線射頻識別技術(Rad1 Frequency Identificat1n, RFID)的引入，將使得用戶的洗衣管理變?yōu)楦油该髑姨岣吡斯ぷ餍?，解決了以往無法通過其他技術可以實現的管理頑癥，如:大批量的正在洗滌的或待歸類的布草的信息及時統(tǒng)計并上傳，以便第一時間對管理表格進行更新，方便查詢等。
[0003]RFID系統(tǒng)由射頻閱讀器(Reader)和許多標簽(Tag)組成，其中每個標簽都具有唯一的電子編碼(ID)，其ID通常為96bit信息，其中某一部分假設前20bit表示其類別。當閱讀器發(fā)出閱讀信號，激活標簽內部電路，標簽從射頻信號中獲取能量，將自身的ID以信號方式傳達給閱讀器，以便閱讀器對信號進行解碼，從而獲取ID信息。
[0004]我們在每一件布草上縫制一顆紐扣狀或標簽狀的電子標簽，電子標簽中擁有全球唯一標識碼，即每件布草都擁有唯一的管理標識，其中同一類別的布草也可通過ID中的類別序列(簡稱類別ID)進行識別，方便歸類。在整個布草使用、洗滌管理中，將通過RFID閱讀器自動記錄布草的使用狀態(tài)、洗滌次數等。我們著力解決信息及時上報問題，即閱讀器周期性地自動掃描自身范圍內的標簽(布草)，進行信息的及時跟蹤上報，方便管理系統(tǒng)及時生成管理表格以便隨時查詢統(tǒng)計。
[0005]在閱讀器掃描過程中，我們假設閱讀器知道全集信息(即所有布草的ID)，但卻不知自身范圍內有哪些標簽(布草)存在，即我們的問題可以抽象成已知全集的子集識別問題。其中，子集中可能混有不同類別的標簽，如何快速高效識別，是一個挑戰(zhàn)。
[0006]當閱讀器發(fā)出詢問信號后，許多標簽就會同時被激活進行回復，若這些回復信號在閱讀器端發(fā)生疊加，出現信號沖突，則閱讀器無法識別是哪個標簽進行的回復，即發(fā)生沖突，也就是影響識別效率的標簽沖突問題(tag collis1n)。若發(fā)生沖突，則選擇另外的時間回復去避免沖突，整個系統(tǒng)識別效率低下。
[0007]為了解決標簽沖突帶來的識別效率低下問題，研宄者們設計了不同的協(xié)議來防止標簽沖突。主要分為兩類:基于時分復用技術(TDMA)和基于碼分復用(CDMA)。在基于TDMA技術中，閱讀器將標簽回復的時間劃分為不同的時間段(稱為時隙)，標簽選擇不同的時隙回復以避免沖突。同理，因為隨機選擇性，不同的標簽可能選擇同一時隙回復，造成沖突，所以更多的協(xié)議就側重于沖突后的解決方法。典型的基于TDMA的調度協(xié)議有Aloha和樹搜索。基于CDMA的協(xié)議中，每個標簽的ID被編譯成一定的正交碼，這樣即使沖突，也可以通過正交性來解出對應的ID。但是，長度一定的正交碼有限，在大型的RFID系統(tǒng)中，遠遠不足以支撐眾多的標簽，此外，正交碼的分配協(xié)議復制，且兼容性差，所以難以實現。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明為了解決防標簽沖突協(xié)議使用效果有限的問題，提供了一種用于洗滌系統(tǒng)信息及時上報的標簽快速識別協(xié)議。
[0009]本發(fā)明是采用如下的技術方案實現的:一種用于洗滌系統(tǒng)信息及時上報的標簽快速識別協(xié)議，包括以下步驟:
[0010]閱讀器哈希全集ID:閱讀器首先對所有標簽的類別ID進行哈希，每個類別的標簽得到相同的哈希值(可根據標簽數目選擇多次哈希提高識別準確度)，作為參考結果儲存起來，得到的哈希值為時隙幀中對應的時隙編號，可在對應時隙中置“ I ”表示其存在；
[0011]閱讀器進行類別處理:閱讀器發(fā)出包含哈希種子r” r2,1*3和時隙幀的幀長的詢問信息，標簽收到詢問信息后利用三個哈希種子和自身的類別ID做三次哈希，在對應時隙回復，閱讀器根據收到的信息和事先做的全集哈希值一一比較篩選，得出哪些類別標簽存在于自身的閱讀范圍內，將這些類別標簽放入集合S中；
[0012]閱讀器構建每類標簽的矢量表:閱讀器對集合S中的每類標簽利用哈希種子1*4進行哈希并構建矢量表A，矢量表A中設定為“O”的時隙為沖突時隙；設定為“I”的時隙為單一時隙，針對哈希后矢量表A中時隙為“O”的標簽，再次利用哈希種子1*5進行哈希，構建矢量表B:0，1，2，3…m，其中O表示此標簽在利用哈希種子r4所得哈希值對應時隙回復，I表示標簽在f\+l時隙回復，2表示標簽在f\+2時隙回復，依次類推，m表示標簽在A+m時隙回復，其中4為利用哈希種子r 4哈希后的最大值，設f為f dm ;
[0013]閱讀器確認每類別中的標簽:閱讀器將矢量表A，B及哈希種子r4，r5, f1； f同時發(fā)送給標簽，標簽首先利用r4和自身ID的哈希值在矢量表A中找到對應時隙，看是“O”還是“1”，若為“I”則等待時隙時間到來時，回復Ibit信息“1”，然后進入休眠；若為“0”，則利用種子r5和自身ID再次哈希同時參照矢量表B的信息，在對應時隙回復；
[0014]閱讀器統(tǒng)計信息上報給后臺服務器:當確認完每類標簽信息后，閱讀器上報給后臺服務器，服務器進行整理歸類，及時生成統(tǒng)計表，方便查詢管理。
[0015]本發(fā)明在步驟I和2中對全集ID進行哈希，每類標簽利用多個哈希種子得到多個哈希值，當閱讀器對收到的信息進行篩選比較時，只有多個哈希結果同時滿足時，才證明此類別存在，因此，識別準確度大大提升；步驟3和4中利用矢量A、B和附加幀的方法解決識別過程中的瓶頸問題一沖突，傳統(tǒng)協(xié)議遇到沖突時，會發(fā)動新一輪的詢問，直至無沖突一一識別為止，本協(xié)議利用矢量表的構建及附加幀，提高了識別的效率，系統(tǒng)吞吐量得以提升；本協(xié)議可用于大規(guī)模洗滌系統(tǒng)，又不局限于這一場景，可解決實際生活中諸多問題，實用性強。
【附圖說明】
[0016]圖1為哈希原理圖。
[0017]圖2為矢量表構建圖。
[0018]圖3為標簽重新選擇時隙圖。
[0019]圖4為本發(fā)明流程圖。
【具體實施方式】
[0020]一種用于洗滌系統(tǒng)信息及時上報的標簽快速識別協(xié)議，包括以下步驟:
[0021]閱讀器哈希全集ID:閱讀器首先對所有標簽的類別ID進行哈希，每個類別的標簽得到哈希值，哈希值為時隙幀中標簽對應的時隙編號，同時在對應的時隙中置“ 1”，如圖1所示，即類別I標簽的哈希值為1、4、9，則對應的時隙置“1”，據此，若同時檢測到1、4、9時隙為1，則證明類別I存在；
[0022]閱讀器進行類別處理:閱讀器發(fā)出包含哈希種子r” r2,1*3和時隙幀的幀長的詢問信息，標簽收到詢問信息后利用三個哈希種子和自身的類別ID做三次哈希，在對應時隙回復，閱讀器根據收到的信息和事先做的全集哈希值一一比較篩選，得出哪些類別標簽存在于自身的閱讀范圍內，將這些類別標簽放入集合S中；
[0023]閱讀器構建每類標簽的矢量表:閱讀器對集合S中的每類標簽利用哈希種子1*4進行哈希并構建矢量表A，矢量表A中時隙設定為“O”表示沖突，即此時隙為沖突時隙；時隙設定為“I”表示不沖突，即此時隙為單一時隙，針對哈希后矢量表A中時隙為“O”的標簽，再次利用哈希種子!^進行哈希，構建矢量表B:0, I, 2，3…m，其中O表示此標簽在利用哈希種子r4所得哈希值對應時隙回復，I表示標簽在f !+I時隙回復，2表示標簽在f\+2時隙回復，依次類推，m表示標簽在fi+m時隙回復，其中4為利用哈希種子1*4哈希后的最大值，設
如圖2所示；
[0024]閱讀器確認每類別中的標簽:閱讀器將矢量表A，B及哈希種子r4，r5, f1； f同時發(fā)送給標簽，標簽首先利用r4和自身ID的哈希值在矢量表A中找到對應時隙，看是“O”還是“1”，若為“I”則等待時隙時間到來時，回復Ibit信息“1”，然后進入休眠；若為“0”，則利用種子;T5和自身ID再次哈希同時參照矢量表B的信息，在對應時隙回復，如圖3所示，表示二次哈希后標簽根據矢量表B重新選擇時隙；
[0025]閱讀器統(tǒng)計信息上報給后臺服務器:當確認完每類標簽信息后，閱讀器上報給后臺服務器，服務器進行整理歸類，及時生成統(tǒng)計表，方便查詢管理。
【主權項】
1.一種用于洗滌系統(tǒng)信息及時上報的標簽快速識別協(xié)議，其特征在于包括以下步驟:閱讀器首先對所有標簽的類別ID進行哈希，每個類別的標簽得到相同的哈希值，作為參考結果儲存起來，得到的哈希值為時隙幀中對應的時隙編號； 閱讀器進行類別處理:閱讀器發(fā)出包含哈希種子和時隙幀的幀長的詢問信息，標簽收到詢問信息后利用三個哈希種子和自身的類別ID做三次哈希，在對應時隙回復，閱讀器根據收到的信息和事先做的全集哈希值一一比較篩選，得出哪些類別標簽存在于自身的閱讀范圍內，將這些類別標簽放入集合S中； 閱讀器構建每類標簽的矢量表:閱讀器對集合S中的每類標簽利用哈希種子r4進行哈希并構建矢量表A，矢量表A中設定為“O”的時隙為沖突時隙；設定為“I”的時隙為單一時隙，針對哈希后矢量表A中時隙為“O”的標簽，再次利用哈希種子1*5進行哈希，構建矢量表B:0, 1，2，3…m，其中O表示此標簽在利用哈希種子r4所得哈希值對應時隙回復，I表示標簽在f\+l時隙回復，2表示標簽在f\+2時隙回復，依次類推，m表示標簽在A+m時隙回復，其中4為利用哈希種子r 4哈希后的最大值，設f為f dm ; 閱讀器確認每類別中的標簽:閱讀器將矢量表A，B及哈希種子r4，r5, f1； f同時發(fā)送給標簽，標簽首先利用r4和自身ID的哈希值在矢量表A中找到對應時隙，看是“O”還是“1”，若為“I”則等待時隙時間到來時，回復Ibit信息“1”，然后進入休眠；若為“O”，則利用種子r5和自身ID再次哈希同時參照矢量表B的信息，在對應時隙回復； 閱讀器統(tǒng)計信息上報給后臺服務器:當確認完每類標簽信息后，閱讀器上報給后臺服務器，服務器進行整理歸類，及時生成統(tǒng)計表，方便查詢管理。
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線傳感網絡通信領域，具體為一種用于洗滌系統(tǒng)信息及時上報的標簽快速識別協(xié)議。該協(xié)議包括：閱讀器哈希全集ID、閱讀器進行類別處理、閱讀器構建每類標簽的矢量表、閱讀器確認每類別中的標簽和閱讀器統(tǒng)計信息上報給后臺服務器。本發(fā)明通過在步驟1和2中對全集ID進行哈希，將識別準確度大大提升；在步驟3和4中利用矢量A、B和附加幀的方法解決識別過程中的瓶頸問題---沖突，提高了識別的效率，系統(tǒng)吞吐量得以提升；本協(xié)議可用于大規(guī)模洗滌系統(tǒng)，又不局限于這一場景，可解決實際生活中諸多問題，實用性強。
【IPC分類】G06K17-00
【公開號】CN104794508
【申請?zhí)枴緾N201510217737
【發(fā)明人】趙菊敏, 李納, 李燈熬, 朱颮凱
【申請人】太原理工大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月30日