CN101510249A - 一种多电子标签清点方法 - Google Patents

Abstract

一种多电子标签清点方法，属于射频识别(RFID)技术领域，涉及射频电子标签的识别技术。本发明旨在解决现有多电子标签清点方法效率较低的问题，结合超高频远距离自动识别系统中的标签数目估计算法与动态随机帧时隙算法的优点，进行优势互补。在第一帧时隙通过标签数目估计算法估算出剩余的等待盘存的标签数目的数值，从而确定下一帧时隙采用的最优Q值(本发明定义为对Q值的宏调)。第二帧及第二帧以后的时隙过后通过c参数可变的随机帧时隙算法对Q值进行调整(本发明定义为对Q值的微调)。与现有技术比，采用本发明可使得射频识别系统快速读取多个标签，极大的提升了标签清点(或识别)效率。

Description

一种多电子标签清点方法

技术领域

本发明属于射频识别(RFID)技术领域，涉及射频电子标签的识别技术，尤其涉及超高频远距离自动识别系统中多电子标签清点(识别)方法。

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 GEN2(第二代电子物品编码)读写器。在EPC GEN2读写器的设计中，多电子清点中的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，有两类比较普遍的算法：第一类，c参数可变的动态帧时隙算法。该方法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。经建模分析和实践经验表明，此类方法在标签数量过大时，识别标签的效率非常低。第二类是标签估计算法(包括最小值估算法，泊松分布估计算法，空间点逼近估算法等)，即在每帧结束后根据上一帧中标签发生碰撞的次数(碰撞时隙)，成功识别电子标签的次数(成功时隙)和电子标签没有返回的次数(空时隙)来估计未被识别的电子标签数量，然后据此选择最优的下一帧的长度(时隙的个数)。经建模分析和实践经验表明，此类方法因为总要在一帧结束时才对标签的数目进行估计，不能实时动态的跟踪标签变化而改变Q值。从而造成标签识别效率不高。

发明内容

本发明提供一种多电子标签清点方法，该方法结合了超高频远距离自动识别系统中的标签数目估计算法与动态随机帧时隙算法的优点，从而提高了多电子标签的清点效率。

本发明旨在解决现有多电子标签清点方法效率较低的问题，结合标签数目估算法和随机帧时隙算法两类算法的优点，进行优势互补。在第一帧时隙通过标签数目估计算法估算出剩余的等待盘存的标签数目的数值，从而确定下一帧时隙采用的最优Q值(本发明定义为对Q值的宏调)。第二帧及第二帧以后的时隙过后通过c参数可变的随机帧时隙算法对Q值进行调整(本发明定义为对Q值的微调)。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

1、一种多电子标签的清点方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：在第一帧时隙的第一时隙内，阅读器发送清点指令Query，清点指令Query中包含Q值，其中Q值是用于电子标签计算帧长度2Q的参数值；同时令帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值n_c和正确接收计数值n_r，等待标签回复；

步骤2：阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

步骤3：将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，阅读器发送Queryrep指令，同时转入步骤2；若为零，即第一帧时隙结束，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则根据标签估算法调整Q值，转步骤4；

步骤4：根据标签估算法调整Q值时，若Q值未发生改变，说明当前Q值是合适的，无需调整，发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复；

步骤5：阅读器根据标签在下一帧的第一时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

步骤6：将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；

步骤7：根据c参数可变的随机帧时隙算法微调Q值时，若Q值未发生改变，则发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；

步骤8：清点周期结束，正确接收计数值n_r就是清点电子标签的总数目。

上述技术方案中，所述步骤1的标签回复过程按照国际标准EPC GEN2执行，在此不再赘述。

步骤3和步骤4中所述标签估计算法可以采用泊松分布估算法，具体根据碰撞计数值n_c的大小估算剩余标签数n＝2.39×n_c；然后调整的新Q值Q｀＝round(log₂n)。

步骤6和步骤7中所述根据c参数可变的随机帧时隙算法中来确定新的Q值的步骤具体为：

步骤7-1：判断阅读器时隙计数器值是否为0，若为0，则转入步骤6-2，若不为0，调用Q参数调整算法，若经调整后的Q值发生改变，则向标签发送插入有Q值修改的信息的Queryadjust指令，并转入步骤5，若Q值未发生改变，则向标签发送Queryrep指令；

步骤7-2：判断碰撞发生计数器值是否为0，若为0，则清点周期结束；若不为0，则调用Q参数调整算法，若经调整后的Q值改变，则向标签发送Queryadjust指令，并插入Q参数值的修改信息后转入步骤5，若Q值未发生改变，向标签发送Queryrep指令后，转入步骤5。

其中步骤7-1和步骤7-2中所述Q参数调整算法(流程图如图2所示)具体为：其中，Qfp是Q的浮动值(Qfp的初始值等于Q的初始值)；阅读器将Qfp取整得到Query指令中的整数值Q。Q的取值方式具体如下：首先给Qfp赋初值；然后取整Qfp的值，将该值包含在Query指令中；最后判断标签回复的信息，若发生碰撞则令Qfp值为Qfp与参数c之和与15两者之间的最小值Q＝round(Qfp)；若没有标签回应，则零Qfp值为0和Qfp与参数c之差两者之间的最大值Q＝round(Qfp)；若标签被正确识别，则Q不做调整。其中，参数 $c=0.4-\frac{1}{75}\mathrm{Qfp},$ 如图3所示。

本发明的有益效果是：

与现有技术比，采用本发明的方法，可使得射频识别系统快速读取多个标签，极大的提升了标签识别效率。

附图说明

图1是本发明提供的一种多电子标签的清点方法的流程示意图。

图2是Q参数调整算法的流程示意图。

图3是c参数可变的随机帧时隙算法中c参数与Q参数关系曲线示意图。

图4是具体实施方式1的仿真效果一。

图5是具体实施方式1的仿真效果二。

图6是对比实施方式1的仿真效果一。

图7是对比实施方式1的仿真效果二。

图8是对比实施方式2的仿真效果一。

图9是对比实施方式2的仿真效果二。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

具体实施方式1

利用matalab/simulink建立平台并对本发明提出的一种多电子标签的清点方法在标签数目等于50的情况下进行仿真，具体操作步骤如下：

步骤1：在第一帧时隙的第一时隙内，阅读器发送清点指令Query，清点指令Query中包含Q的初始值3；同时令帧时隙计数值为帧长度8，清零碰撞计数值n_c和正确接收计数值n_r，等待标签回复；

步骤2：阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

步骤3：将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，阅读器发送Queryrep指令，同时转入步骤2；若为零，即第一帧时隙结束，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则根据标签估算法调整Q值，转步骤4；

步骤4：根据标签估算法调整Q值时，若Q值未发生改变，说明当前Q值是合适的，无需调整，发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度8，清零碰撞计数值，等待标签回复；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复；

步骤5：阅读器根据标签在下一帧的第一时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

步骤6：将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；

步骤7：根据c参数可变的随机帧时隙算法微调Q值时，若Q值未发生改变，则发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；

步骤8：清点周期结束，正确接收计数值n_r就是清点电子标签的总数目。

所述步骤6和步骤7中所述根据c参数可变的随机帧时隙算法中来确定新的Q值的步骤具体为：

步骤7-1：判断阅读器时隙计数器值是否为0，若为0，则转入步骤6-2，若不为0，调用Q参数调整算法，若经调整后的Q值发生改变，则向标签发送插入有Q值修改的信息的Queryadjust指令，并转入步骤4，若Q值未发生改变，则向标签发送Queryrep指令；

步骤7-2：判断碰撞发生计数器值是否为0，若为0，则清点周期结束；若不为0，则调用Q参数调整算法，若经调整后的Q值改变，则向标签发送Queryadjust指令，并插入Q参数值的修改信息后转入步骤2，若Q值未发生改变，向标签发送Queryrep指令后，转入步骤4。

其中步骤7-1和步骤7-2中所述Q参数调整算法(流程图如图2所示)具体为：其中，Qfp是Q的浮动值(Qfp的初始值等于Q的初始值)；阅读器将Qfp取整得到Query指令中的整数值Q。Q的取值方式具体如下：首先给Qfp赋初值；然后取整Qfp的值，将该值包含在Query指令中；最后判断标签回复的信息，若发生碰撞则令Qfp值为Qfp与参数c之和与15两者之间的最小值Q＝round(Qfp)；若没有标签回应，则零Qfp值为0和Qfp与参数c之差两者之间的最大值Q＝round(Qfp)；若标签被正确识别，则Q不做调整。其中，参数 $c=0.4-\frac{1}{75}\mathrm{Qfp},$ 如图3所示。

对比实施方式1

利用matalab/simulink建立平台并对标签估计算法(在标签数目等于50的情况下进行仿真，具体操作步骤如下：

(1)设置Q的初始值＝3，Qfp＝3；时隙计数器的值＝2^Q，n_c＝0，n_r＝0；

(2)阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数器值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

(3)将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则阅读器发送Queryrep指令，同时转入步骤(2)；若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则清点周期结束；若碰撞发生计数值不为零，则根据泊松估算法调整Q值；转入步骤(1)。

其中，步骤(3)中所述根据标签估计算法可以采用泊松分布估算法，根据碰撞计数器的n_c的值估算剩余标签数目n＝2.39*n_k；然后调整的新Q值等于Q｀＝round(log₂n)；

对比实施方式2

利用matalab/simulink建立平台并对随机帧时隙算法在标签数目等于50的情况下进行仿真，具体操作步骤如下：

(1)设置Q的初始值＝3，Qfp＝3；时隙计数器的值＝2^Q，n_c＝0，n_r＝0；

(2)阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数器值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

(3)将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则阅读器根据随机帧时隙算法调整Q值，同时发送Queryrep或QueryAjust指令，同时转入步骤(2)；若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则清点周期结束；若碰撞发生计数值不为零，则根据随机帧时隙算法调整Q值；转入步骤(1)。

其中步骤(3)中所述随机帧时隙算法，c的变化区间为(0.1，0.5)，c＝0.5-2/75*Qfp；

三个实施方式的两个仿真结果分析：

仿真结果很好的证明了两个问题：

从图4，图6，图8的仿真结果可以得出结论：

图4(本发明)：Q值能很快并且适时跟踪标签的数目变化而变化。

图6(随机帧时隙算法)：Qfp虽然难够适时的跟踪标签数目的变化而变化，但跟踪比较滞后，没有适时性。

图8(标签估计算法)：Q值无法适时的跟踪标签数目的变化，总要在一个帧之后才改变Q的值。

从图5，图7，图9的仿真结果可以得出结论：阅读器采用发明的算法能够很快的读取标签，大大的提高了标签的读取速度。

图5(本发明)：平均三个Queryrep命令就能够读取一个电子标签。

图7(随机帧时隙算法)：平均五个Queryrep命令能够读取一个电子标签。

图9(标签估计算法)：平均五个Queryrep命令能够读取一个电子标签；而且从图上可以看书，此算法会出现漏读现象。

综上所述，本发明的算法优于随机帧时隙算法和标签估计算法，也极大的提高了阅读器对标签的识别率，同时也避免了漏读现象。

Claims (4)

1、一种多电子标签的清点方法，包括以下步骤：

步骤1：在第一帧时隙的第一时隙内，阅读器发送清点指令Query，清点指令Query中包含Q值，其中Q值是用于电子标签计算帧长度2^Q的参数值；同时令帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值n_c和正确接收计数值n_r，等待标签回复；

步骤2：阅读器根据标签在下一个时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

步骤3：将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，阅读器发送Queryrep指令，同时转入步骤2；若为零，即第一帧时隙结束，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则根据标签估算法调整Q值，转步骤4；

步骤4：根据标签估算法调整Q值时，若Q值未发生改变，说明当前Q值是合适的，无需调整，发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复；

步骤5：阅读器根据标签在下一帧的第一时隙内的回复信息进行判断，若回复信息无效，则碰撞计数值加1；若回复信息有效，则保留该标签信息，并将正确接收计数值加1；

步骤6：将时隙计数值减1，判断时隙计数值是否为零，若不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；若为零，则判断碰撞发生计数值是否为零，若碰撞发生计数值为零，则转步骤8；若碰撞发生计数值不为零，则采用c参数可变的随机帧时隙算法对Q参数进行微调并转步骤7；

步骤7：根据c参数可变的随机帧时隙算法微调Q值时，若Q值未发生改变，则发送QueryRep指令，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；若Q值发生改变，则阅读器发送Queryadjust指令，插入新的Q值，同时恢复帧时隙计数值为帧长度2^Q，清零碰撞计数值，等待标签回复，然后转步骤5；

步骤8：清点周期结束，正确接收计数值n_r就是清点电子标签的总数目。

2、根据权利要求1所述的多电子标签的清点方法，其特征在于，步骤3和步骤4中所述标签估计算法采用泊松分布估算法，具体根据碰撞计数值n_c的大小估算剩余标签数n＝2.39×n_c；然后调整的新Q值Q`＝round(log₂n)。

3、根据权利要求1所述的多电子标签的清点方法，其特征在于，步骤6和步骤7中所述根据c参数可变的随机帧时隙算法中来确定新的Q值的步骤具体为：

步骤7-1：判断阅读器时隙计数器值是否为0，若为0，则转入步骤7-2，若不为0，调用Q参数调整算法，若经调整后的Q值发生改变，则向标签发送插入有Q值修改的信息的Queryadjust指令，并转入步骤5，若Q值未发生改变，则向标签发送Queryrep指令；

步骤7-2：判断碰撞发生计数器值是否为0，若为0，则转入步骤8；若不为0，则调用Q参数调整算法，若经调整后的Q值改变，则向标签发送Queryadjust指令，并插入Q参数值的修改信息后转入步骤5，若Q值未发生改变，向标签发送Queryrep指令后，转入步骤5。

4、根据权利要求3所述的多电子标签的清点方法，其特征在于，步骤7-1和步骤7-2中所述Q参数调整算法具体为：其中，Qfp是Q的浮动值，Qfp的初始值等于Q的初始值；阅读器将Qfp取整得到Query指令中的整数值Q；Q的取值方式具体如下：首先给Qfp赋初值；然后取整Qfp的值，将该值包含在Query指令中；最后判断标签回复的信息，若发生碰撞则令Qfp值为Qfp与参数c之和与15两者之间的最小值Q＝round(Qfp)；若没有标签回应，则零Qfp值为0和Qfp与参数c之差两者之间的最大值Q＝round(Qfp)；若标签被正确识别，则Q不做调整。其中，参数 $c=0.4-\frac{1}{75}\mathrm{Qfp}.$

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