CN100470576C - 超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法 - Google Patents

超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法 Download PDF

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Abstract

一种超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法，该算法是根据标签返回数据碰撞的情况，动态调整Q值，其包括如下步骤：a.预设Q值为0～15；b.读写器发QUERY(查询)命令并接收标签返回；c.读写器发送2的Q次方个QUERY REP(查询应答)命令；d.经过步骤a、b、c后，碰撞计数为0，则标签读取过程结束；如果碰撞次数不为0，则根据碰撞次数确定下一次QUERY命令的Q值，重复步骤a、b、c。动态Q值通过如下方法确定：a.估算标签的数量值；b.根据标签数量的估算值和计算概率的幂和幂指数运算，求其以2为底的指数，即为新的Q值。本发明可实现超高频远距离自动识别系统中的多标签的无遗漏完全读取，并且具有较高的读取效率。

Description

超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法
【技术领域】
本发明涉及通信技术领域中的多标签读取技术，特别是涉及一种超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法。
【背景技术】
在用于无线通信领域的超高频远距离自动识别系统中，已开始应用EPC GNE2(第二代电子物品编码)读写器。在EPC GNE2读写器的设计中，多(电子)标签防碰撞算法是一个重要的环节。EPC GEN2的多标签防碰撞算法主要有两项参考指标：可靠性和效率。而在整个防碰撞算法中，Q值的确定则是最为关键的一环。在现有的已公开的算法中，Q值通常采用下述流程确定：初始化Q值为4，不断使用Query命令来进行搜索，根据有没有标签应答来对Q值进行加或减。经建模仿真分析和实践检验表明，上述方法在标签数量过大时，识别标签的效率非常低。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种能够实现超高频远距离自动识别系统中的多标签的无遗漏完全读取，并且具有较高的读取效率的超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法。
为实现上述目的，本发明提供一种超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法，该算法是根据标签返回数据碰撞的情况，动态调整Q值，其包括如下步骤：
a、预设Q值为0～15；
b、读写器发QUERY(查询)命令并接收标签返回，如果没有返回，不做处理，如果返回数据正确，则发送ACK(确认符)读取EPC(电子物品编码)，如果返回数据碰撞，则记录碰撞次数为1，否则记为0；
c、读写器发送2的Q次方个QUERY REP(查询应答)命令，每次发送后接收标签返回信号时，如果没有返回，则不做处理，如果返回数据正确，则发送ACK读取EPC，如果返回数据碰撞，则将碰撞次数加1；
d、如果经过步骤a、b、c后，碰撞计数为0，则标签读取过程结束；如果碰撞次数不为0，则根据碰撞次数确定下一次QUERY命令的Q值，重复步骤a、b、c。
上述步骤a中，优选的预设Q值为4
动态Q值通过如下方法确定：
a、根据前一次QUERY命令中的Q值和发生碰撞的次数，估算标签的数量值，并根据此估算值计算碰撞次数与标签数量Q值的概率，通过Q值、碰撞次数和估算标签数量的概率确定满足概率大于一定值的最小标签数量；
b、根据标签数量的估算值和计算概率的幂和幂指数运算，求其以2为底的指数，即为新的Q值。幂和幂指数运算通过查表进行。
本发明的贡献在于，它有效克服了现有多标签防碰撞算法中标签识别效率低等缺陷。由于根据前一次搜索的情况，估算标签的数量，动态设置Q值，即保证了标签的完全读取，也提高了读取效率，实现了超高频远距离自动识别系统中的多标签的无遗漏完全读取。检测表明，本发明的多标签防碰撞算法在使用160kbps标签返回速率时，平均单张标签读取时间小于3ms，并且能够实现无遗漏读取。
【附图说明】
图1是本发明的多标签防碰撞算法流程示意图。
图2是EPC GNE2读写器结构框图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。
本发明的超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法用于EPCGNE2(第二代电子物品编码)读写器中，它是影响读写器性能的重要的环节。
如图1所示，该算法中，Q值的动态调整和确定是本算法的核心。与现有算法不同的是，本算法是根据标签返回数据碰撞的情况，动态调整Q值，其包括如下步骤：
a、取预设Q值为4；
b、过程开始后，读写器初始化为0，然后发QUERY命令并接收标签返回，如果没有返回，不做处理，如果返回数据正确，则发送ACK读取EPC，如果返回数据碰撞，则记录碰撞次数为1，否则记为0；
c、读写器发送2的Q次方个QUERY REP命令，每次发送后接收标签返回信号时，如果没有返回，则不做处理，如果返回数据正确，则发送ACK读取EPC，如果返回数据碰撞，则将碰撞次数加1；
d、如果经过步骤a、b、c后，碰撞计数为0，则标签读取过程结束；如果碰撞次数不为0，则根据碰撞次数确定下一次QUERY命令的Q值，重复步骤a、b、c。
经过调整的动态Q值按如下步骤确定：
a、根据前一次QUERY命令中的Q值和发生碰撞的次数，估算标签的数量值，并根据此估算值计算碰撞次数与标签数量Q值的概率，通过Q值、碰撞次数和估算标签数量的概率确定满足概率大于一定值的最小标签数量；
该步骤中，所述概率的计算是根据公知的概率理论来计算Q值、标签数量和碰撞次数的概率关系。例如Q值为1，标签数量为2时，发生1次碰撞的概率为66.7％。如此计算每一个Q值，确定碰撞次数的情况下，满足概率大于一定值(如50％)的最小标签数量。建立Q值、碰撞次数和估算标签数量的二维数据表格。这些工作预先在计算机上完成。
b、根据标签数量的估算值和计算概率的幂和幂指数运算，求其以2为底的指数，即为新的Q值。由于幂和幂指数运算相对嵌入式系统的微处理器来说比较复杂。因为不要求精确计算，所以在本算法中都采用查表的办法实现。
本算法所涉及的读写器结构如图2所示，该读写器10包括微处理器MCU、本振电路11、相位变换电路12、调制解调电路13、功率放大电路14、无源混频正交解调电路15、差分放大电路16、差分放大电路17及比较判决电路18。上述电路均为超高频远距离自动识别读写器的常规电路。
除了基本的超高频发送与接收外，上述读写器在设计上考虑了如何在接收电路上将没有数据、数据碰撞和正确数据区分开。其难点主要在于没有数据和数据碰撞的区分，因为在数据碰撞时，接受的信号幅度会减少，不容易和噪声区分。为此，在信号接收解调后，要经过差分放大电路16、17两级放大。通过调整两级放大的增益，实现在第一级放大后，可以通过比较判决电路18进行电压比较判决确定有无信号返回；而第二级放大后，要求信号的幅度足够大，以便转换为TTL电平。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的前提下，Q值的动态调整可用所属技术领域人员了解的相似或等同的步骤来替换。

Claims (4)

1、一种超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法，其特征在于，根据标签返回数据碰撞的情况，动态调整Q值，其包括如下步骤：
a、预设Q值为0～15；
b、读写器发查询命令并接收标签返回，如果没有返回，不做处理，如果返回数据正确，则发送确认符读取电子物品编码，如果返回数据碰撞，则记录碰撞次数为1，否则记为0；
c、读写器发送2的Q次方个查询应答命令，每次发送后接收标签返回信号时，如果没有返回，则不做处理，如果返回数据正确，则发送确认符读取电子物品编码，如果返回数据碰撞，则将碰撞次数加1；
d、如果经过步骤a、b、c后，碰撞计数为0，则标签读取过程结束；如果碰撞次数不为0，则根据碰撞次数确定下一次查询命令的Q值，重复步骤a、b、c。
2、如权利要求1所述的超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法，其特征在于，步骤a中，预设Q值为4。
3、如权利要求1所述的超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法，其特征在于，动态Q值通过如下方法确定：
a、根据前一次查询命令中的Q值和发生碰撞的次数，估算标签的数量值，并根据此估算值计算碰撞次数与标签数量Q值的概率，通过Q值、碰撞次数和估算标签数量的概率确定满足概率大于一定值的最小标签数量；
b、根据标签数量的估算值和计算概率的幂和幂指数运算，求标签数量以2为底的指数，即为新的Q值。
4、如权利要求3所述的超高频远距离自动识别系统中的多标签防碰撞算法，其特征在于，幂和幂指数运算通过查表进行。
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一种井下RFID定位系统的读卡器防碰撞算法. 胡圣波，郑志平.工矿自动化，第2期. 2006
一种井下RFID定位系统的读卡器防碰撞算法. 胡圣波，郑志平.工矿自动化，第2期. 2006 *
新一代超高频RFID无线接口标准EPC CLASS-1/Gen-2研究. 罗海勇等.电子技术应用，第5期. 2006
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