CN101145180A - 一种用于射频识别的多标签防碰撞方法 - Google Patents

Abstract

一种用于射频识别的多标签防碰撞方法，对现行的国际标准ISO18000－6中Binary Tree方法进行了改进，在标签接入过程中，阅读器根据接收标签回复信息的情况，除发送成功确认指令或失败确认指令外，当阅读器接收为空时，还发送重新分裂指令，当标签收到重新分裂指令时，计数器值不为1的标签，其计数器值保持不变；计数器值为1的标签，启动随机数发生器，其中生成1的标签其计数器值保持不变，生成为0的标签其计数器值减1，并立即回复标签信息。本发明的方法提高了多标签接入的效率，并提高了标签接入的可靠性。

Description

一种用于射频识别的多标签防碰撞方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是无线通信中的射频识别领域。

背景技术

在射频识别(RFID)技术的应用中，通常情况下是一个阅读器对应多个电子标签。当多个标签同时接入阅读器时，就会发生碰撞，因而不能正确传送标签内的信息到阅读器。因此，需要采取一定的机制避免碰撞或减少碰撞。

在现行的国际标准ISO 18000-6中，采用了ALOHA和Binary Tree的方法解决碰撞。ALOHA的基本特征是，系统将标签回复的信道按时间划分为若干间隔(该间隔称为时隙)，并要求标签选择其中一个回复。在操作中，阅读器通过指令给每个标签一个发送概率(或者可选时隙的范围)，标签随机的选择并按时回复；若发生碰撞再重新选择并发送或者在随后的时间区间内重新选择或发送，直至所有标签全部接入阅读器。Binary Tree方法的基本特征是，每个标签有一个随机数发生器，生成0或1；每个标签有一个计数器，当计数器的值为0时，标签回复。其操作方法是，阅读器发送指令使所有标签开始回复，标签在收到指令后，首先由随机数发生器生成0或1，这样将要回复的标签分成两个子集(随机数为0和1)；随机数为0的标签立即回复，随机数为1的标签将计数器值设为1；若没有碰撞并回复成功，则阅读器发送指令确认，并使得标签计数器值减1；若标签碰撞，阅读器发送指令，使标签计数器值加1；如此循环直到所有标签全部成功回复。

上述Binary Tree防碰撞方法，标签回复次数过多，导致多标签的接入效率较低，并且会发生接入标签丢失，可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于射频识别的多标签防碰撞方法，克服上述Binary Tree方法中存在的缺陷，使得标签回复次数减少，提高多标签的接入效率，并且简化操作，同时增加标签接入的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于射频识别的多标签防碰撞方法，包括以下步骤：

(1)阅读器选择需要接入的标签，并发送开始接入标签指令，同时开始在规定的时间区间上接收来自标签的回复信息；

(2)标签收到开始接入的指令后，初始化计数器并设置初值为0，并回复标签信息；

(3)阅读器正确接收标签回复信息时，向标签发送成功确认指令；阅读器接收为空时，向标签发送重新分裂指令；阅读器错误接收标签回复信息，向标签发送失败确认指令；阅读器发送上述指令后进入下一个时间区间接收；

(4)当标签收到成功确认指令时：对于已发送且接入成功的标签，则离开接入过程并不再响应与接入相关的指令；未发送的标签，其计数器值减1；当标签收到重新分裂指令时：计数器值不为1的标签，其计数器值保持不变；计数器值为1的标签，启动随机数发生器，其中生成1的标签其计数器值保持不变，生成为0的标签其计数器值减1，并立即回复标签信息；当标签收到失败确认指令时：计数器值不为0的标签，其计数器值加1，计数器值为0的标签，启动随机数发生器，其中生成1的标签，其计数器加1，生成为0的标签，其计数器值保持不变并立即回复标签信息。

上述步骤(1)中，所述阅读器通过发送选择指令选择需要接入的标签，所有标签收到选择指令后进行条件匹配，满足条件的标签进入接入过程。

上述步骤(2)进一步包括，被选择的标签初始化计数器的同时启动随机数发生器，所有生成1的标签使计数器加1，所有生成为0的标签，计数器值保持不变并立即回复标签信息。

所述阅读器发送的成功确认指令中包含有正确接收到的标签的标识信息，已发送的标签根据该标志信息确认自己是否接入成功；如果该标签已发送且确认自己接入成功，则离开接入过程并不再响应与接入相关的指令，如果该标签已发送但未确认接入成功，则其计数器值保持0不变，并立即回复标签信息。

本发明提供的方法，同现有技术相比，简化了操作步骤，对第一次接入的标签，直接启动随机数发生器，分裂为0/1子集，提高了标签接入效率；对出现阅读器接收为空时，也直接启动随机数发生器，分裂为0/1子集，进一步提高了标签接入效率；并且阅读器通过发送成功确认指令，避免异常情况下的标签丢失，提高了标签接入的可靠性。

附图说明

图1为本发明中多标签接入时阅读器与标签的交互流程

图2为ISO18000-6中多标签接入时阅读器与标签的交互流程

图3为ISO18000-6与本发明防碰撞方法的实例对比

具体实施方式

本发明对Binary Tree进行了有效改进，提高了标签接入效率和可靠性。

采用本发明的方法进行多标签防碰撞的过程如下：

步骤一、阅读器对处于有效射频场区域的标签进行选择。阅读器发送选择指令，所有标签收到选择指令后进行条件匹配，满足条件的标签进入接入过程。

步骤二、阅读器发送开始接入指令。阅读器发送指令开始接入标签，并对标签进行初始化设置，同时开始在规定的时间区间上接收来自标签的信号。

步骤三、标签收到开始接入的指令后，初始化计数器并设置初值为0，并回复标签信息。

上述步骤中，可在标签初始化计数器的同时启动随机数发生器，其中生成1的标签使计数器加1，生成为0的标签，计数器值保持不变(计数器值为0)，并立即回复标签信息。

上述标签的计数器有一定计数范围的；随机数发生器启动的结果是产生0或1。

步骤四、若阅读器在规定的时间区间中正确接收标签的回复信息，阅读器发送成功确认指令，并进入下一个时间区间接收。

步骤五中，当标签收到成功确认指令时，发送的标签确认成功后离开接入过程，并不再响应与接入相关的指令。未发送的标签(即计数器值不为0的标签)，计数器值减1。

上述步骤五中，当发送标签多于一个时，由于电磁环境和信号变化的因素，可能出现只有一个标签的回复信息被正确接收的异常情况；因此，当发送的标签无法完成成功确认，其计数器值保持不变(计数器值为0)，并立即回复标签信息。

上述步骤五中，阅读器发送的成功确认指令中包含正确接收到的标签相关信息，已发送的标签依此确认是否接入成功。

步骤六、若阅读器在规定时间区间上错误接收标签回复信息，阅读器发送失败确认指令，并进入下一个时间区间接收。

步骤七、当标签收到失败确认指令时，计数器值不为0的标签，计数器值加1。计数器值为0的标签，启动随机数发生器。所有生成1的标签使计数器加1；所有生成为0的标签，计数器值保持不变(计数器值为0)，并立即回复标签信息。

步骤八、若阅读器在规定时间区间上未收到标签回复信息，即接收为空时，发送重新分裂指令，并进入下一个时间区间接收。

步骤九、当标签收到重新分裂的指令时，计数器值不为1的标签，计数器值保持不变。计数器为1的标签，启动随机数发生器。所有生成1的标签使计数器值保持不变；所有生成为0的标签，计数器值减1(变为0)，并立即回复标签信息。

上述步骤二、步骤三、步骤八、步骤九对现有技术进行了改进，提高了标签接入效率；通过步骤五的改进，提高了标签接入的可靠性。

以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

图1为本发明中多标签接入时阅读器与标签交互流程，本发明的各步骤与图中的位置对应关系如下面的表格所示。

本发明中各步骤	图1对应位置
		步骤一	S1、S2
步骤二	S3
		步骤三	S4
步骤四	S5a
		步骤五	S6a
步骤六	S5b
		步骤七	S6b
步骤八	S5c
		步骤九	S6c

图2为ISO18000-6中多标签接入时阅读器与标签的交互流程。以下结合图1和图2，对本发明的方法与ISO18000-6的方法进行对比，以便更清楚地理解本发明的技术方案和有益效果。

图1的S3、S4，即本发明的步骤二、步骤三。通过开始接入指令，对标签进行初始化，其中，不同于ISO18000-6之处是，在标签端，直接进行0/1分裂；而在图2中的S10，初始化是全0设置；这样做的好处在于避免了第一次碰撞。

本发明步骤五使用了成功确认指令，特别是在指令中增加了与标签回复信息有关的信息，以便在标签端做发送成功确认；这种确认使得标签接入更加可靠，特别是当多个标签回复，而只有一个标签被正确接收时，避免了其余标签的丢失。图1中的S6a不同于图2中的S12a，增加了“确认失败保持0，并回复”部分。

本发明步骤八、步骤九中，即图1的S5c、S6c。当接收为空时，发送重新分裂的指令，使得标签端计数器为1的标签重新生成0/1，减少了碰撞；而在ISO1 8000-6的方法中，对应图2中的S11a、S12a，计数器减1，再碰撞，再重新生成0/1。

下面以一个具体实例来说明本发明的方法，同时与ISO18000-6中的方法做个对比。

图3中给出了5个标签的接入过程，其中左半部分为ISO18000-6的接入过程，右半部分为本发明的接入过程。

对ISO18000-6的接入过程的简单描述是：

(1)时隙，初始化，标签计数器全0；

(2)时隙，00011，0回复；

(3)时隙，碰撞，并再次分裂为01122，0回复成功；

(4)时隙，计数器减1为，0011；0回复；

(5)时隙，碰撞，并重新分裂为1122，出现空时隙；

(6)时隙，计数器减1，为0011，0回复；

(7)时隙，碰撞，并重新分裂为0122，0回复成功；

(8)时隙，计数器减1，为011，0回复成功；

(9)时隙，计数器减1，为00，0回复；

(10)时隙，碰撞，并重新分裂为01，0回复成功；

(11)时隙，0回复成功；

用11个时隙接入5个标签。

本发明的方法接入过程简单描述是：

(1)时隙，初始化，标签直接分裂为00011，0回复；

(2)时隙，碰撞，再次分裂为01122，0回复成功；

(3)时隙，计数器减1为，0011；0回复；

(4)时隙，碰撞，并重新分裂为1122，出现空时隙；

(5)时隙，碰撞，并重新分裂为0122，0回复成功；

(6)时隙，计数器减1，为011，0回复成功；

(7)时隙，计数器减1，为00，0回复；

(8)时隙，碰撞，并重新分裂为01，0回复成功；

(9)时隙，  0回复成功；

用9个时隙接入5个标签。

从图中可以看到：

对于5个标签的接入，ISO18000-6的方法用了11个时隙完成，而本发明的方法用了9个时隙完成。

ISO18000-6的方法的(1)、(2)时隙的过程，通过本发明改进在一个时隙直接分裂。

当接收为空时，即在ISO18000-6方法的第5个时隙后，首先通过SUCCESS指令使得计数器减1，得到时隙(6)的状态，而后发送，碰撞，得到时隙(7)的状态；而本发明的方法是发送重新分裂指令，对应图3右半部分的(4)、(5)，省掉了一个时隙。

本发明使用了带有确认信息的成功确认指令，其好处是，如图3中(参见图3左右两边各自的最后一个虚框部分)，ISO18000-6的方法的第(9)个时隙，当两个为0的标签同时回复，而一个接入成功，另一个因故未能接入，比如，信号弱，此时当该标签收到SUCCESS指令时，便转入其它状态，而实际上该标签未被接入，因此而丢失。通过本发明的方法，采用成功确认，如果未确认成功，则继续保持0，并回复，最终成功接入。

Claims (6)

1.一种用于射频识别的多标签防碰撞方法，包括以下步骤：

(1)阅读器选择需要接入的标签，并发送开始接入标签指令，同时开始在规定的时间区间上接收来自标签的回复信息；

(2)标签收到开始接入的指令后，初始化计数器并设置初值为0，并回复标签信息；

(3)阅读器正确接收标签回复信息时，向标签发送成功确认指令；阅读器接收为空时，向标签发送重新分裂指令；阅读器错误接收标签回复信息，向标签发送失败确认指令；阅读器发送上述指令后进入下一个时间区间接收；

(4)当标签收到成功确认指令时：对于已发送且接入成功的标签，则离开接入过程并不再响应与接入相关的指令；未发送的标签，其计数器值减1；当标签收到重新分裂指令时：计数器值不为1的标签，其计数器值保持不变；计数器值为1的标签，启动随机数发生器，其中生成1的标签其计数器值保持不变，生成为0的标签其计数器值减1，并立即回复标签信息；当标签收到失败确认指令时：计数器值不为0的标签，其计数器值加1，计数器值为0的标签，启动随机数发生器，其中生成1的标签，其计数器加1，生成为0的标签，其计数器值保持不变并立即回复标签信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述阅读器通过发送选择指令选择需要接入的标签，所有标签收到选择指令后进行条件匹配，满足条件的标签进入接入过程。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步包括，被选择的标签初始化计数器的同时启动随机数发生器，其中生成1的标签，其计数器加1，生成为0的标签，其计数器值保持不变并立即回复标签信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阅读器发送的成功确认指令中包含有正确接收到的标签的标识信息，已发送的标签根据该标志信息确认自己是否接入成功。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)进一步包括：如果该标签已发送且确认自己接入成功，则离开接入过程并不再响应与接入相关的指令，如果该标签已发送但未确认接入成功，则其计数器值保持0不变，并立即回复标签信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的计数器有一定计数范围。

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