CN101923626B - 一种射频识别系统及其防碰撞的标签清点结束方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射频识别系统及其防碰撞的标签清点结束方法，所述射频识别系统包括读写器和至少两个标签；所述标签清点结束方法包括：在清点过程中，在未接收到标签的应答信号且寄存器的值不大于预先设定的清点结束寄存器门限值时，读写器向各标签发送结束命令并等待应答；所述标签在接收到结束命令后，判断本标签是否已被成功清点，若是，则不作应答；若否，则将本标签的计数器清0，同时向读写器发送应答信号；所述读写器，若接收到应答信号，则判定清点未结束，继续对产生应答的标签进行清点；若未接收到应答信号，则判定清点结束。采用本发明，可减少遗漏清点标签的情况，简单易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种射频识别系统(RFID)及该系统中防碰撞的标签清点结束方法。
背景技术
在RFID实际应用中，很多情况下是在射频场中存在一个读写器对应多个电子标签。当读写器同时清点多个电子标签时，就会出现信道争用，发生碰撞，电子标签无法将信息正确发送给读写器。因此，需要采取一定的机制避免碰撞或减少碰撞。
现有的RFID国际标准ISO 18000-6中，A类和C类采用时隙ALOHA算法，而B类采用Binary Tree(二叉树)算法解决碰撞问题。时隙ALOHA和Binary Tree都是基于时分多路访问方式。
时隙ALOHA算法，是把时间分成若干离散时隙，要求标签随机选择其中一个时隙，在时隙的分界处发送数据。在ISO 18000-6 A类和C类协议中，使用时隙ALOHA算法实现防碰撞的过程为：在每次清点过程开始时，读写器通知所有标签一个可选时隙的范围，标签从中随机选择一个时隙回复，标签或成功发送或完全碰撞，若发生碰撞则重新选择时隙并发送，直至所有标签全部成功发送。
Binary Tree方法的基本思想是将处于碰撞的标签分裂成左右两个子集0和1，先查询子集0，若没有冲突，则正确识别标签，若仍有冲突则再分裂，把子集0分为00和01两个子集，依次类推，直到识别出子集0中的所有标签，再按此步骤查询子集1。Binary Tree算法图如图1。在ISO 18000-6 B类协议中，使用Binary Tree算法实现防碰撞的过程为：读写器发送开始清点指令，使所有标签开始回复，标签在收到指令后，由随机数发生器生成0或1，这样就将标签分成随机数为0和随机数为1的两个子集，与二叉树对应，这里我们称之为左分支(0分支)和右分支(1分支)；随机数为0的标签，即处在左分支的标签，立即回复，而随机数为1的标签，即处在右分支的标签，将计数器值设为1，必须等待左分支回复完才能执行分裂回复；若没有碰撞并回复成功，则读写器发送指令确认，并使得标签计数器值减1；若标签碰撞，读写器发送指令，使计数器值为0的标签，即左分支的标签重新分裂，计数器值非0的标签，即右分支的标签计数器值加1；如此循环直到所有标签全部成功回复。
从对ISO 18000-6 B类协议防碰撞过程的描述，可以看出BinaryTree方法每次都是在树的左端也就是0标签附近进行二叉分裂，如何判断通讯场中的所有标签都被清点到，防碰撞过程结束在标准中没有给出。目前通常采用的办法是在清点过程中，利用一个寄存器来记录所有标签计数器可能达到的最大值，每次分裂、无回复和正常回复都对寄存器进行更新，当寄存器的值变为0的时候，就表明通信场中的标签都已经回复，清点过程结束。具体步骤如图1所示，包括：
步骤101、在清点开始时，读写器向标签发送清点命令，寄存器置初值。
步骤102、清点过程中，读写器等待标签的应答信号。
步骤103、如果本次没有应答信号，那么读写器对寄存器的值进行判断，如果寄存器的值小于等于0，那么认为清点结束，退出清点流程；如果寄存器的值大于0，那么认为清点未结束，执行步骤104，继续清点流程。
步骤104、读写器根据应答情况确定下一个命令，同时根据该命令更新寄存器的值，如果是读写器下发的是Fail命令，那么寄存器的值加1；如果读写器下发的是Success命令，那么寄存器的值减1；如果读写器下发的是其他命令，那么不调整寄存器的值。
步骤105、发送命令之后返回步骤2，继续清点流程。
这种方法对整个清点过程中的每一次计数器变化都进行了统计，在理论情况下能够保证通信场中的所有标签被清点到。
但是在实际过程中，由于电磁场的不稳定，造成读写器的命令不能百分之百的被标签接收，标签存在遗漏清点命令或是解码错误的情况，造成实际中清点结束后会发生漏掉标签的情况。在整个标签清点的过程中，如果标签没有接收到读写器的Success命令，那么标签的计数器就不会减1，如果漏掉的Success命令比较多，就会造成在读写器结束清点的时候，有些标签的计数器仍然没有回到0，使得这些标签没有被清点到，造成标签遗漏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种射频识别系统，还提供一种该系统中防碰撞的标签清点结束方法，解决射频识别系统中标签防碰撞过程中遗漏标签清点的问题，减少标签清点的遗漏。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下解决方案：
一种射频识别系统中防碰撞的标签清点结束方法，包括：
在清点过程中，在未接收到标签的应答信号且寄存器的值不大于预先设定的清点结束寄存器门限值时，读写器向各标签发送结束命令并等待应答；
所述标签在接收到结束命令后，判断本标签是否已被成功清点，若是，则不作应答；若否，则将本标签的计数器清0，同时向读写器发送应答信号；
所述读写器，若接收到应答信号，则判定清点未结束，继续对产生应答的标签进行清点；若未接收到应答信号，则判定清点结束。
其中，所述标签根据本标签当前的状态来判断是否已被成功清点：若当前处于ID状态，则判定本标签未被成功清点；若当前不处于ID状态，则判定本标签已被成功清点。
其中，所述标签在接收到结束命令后，在判定本标签未被成功清点时向读写器发送的应答信号中携带本标签的身份ID信息。
其中，所述清点结束寄存器门限值为所述寄存器的初值-1。
一种射频识别系统，包括读写器和至少两个标签，且所述读写器包括寄存器，所述标签包括计数器，
所述读写器，用于在清点过程中，在未接收到标签的应答信号且寄存器的值不大于预先设定的清点结束寄存器门限值时，向各标签发送结束命令并等待应答，若此时接收到应答信号，则判定清点未结束，继续对产生应答的标签进行清点；若未接收到应答信号，则判定清点结束；
所述标签，用于在接收到结束命令时，判断本标签是否已被成功清点，若是，则不作应答；若否，则将本标签的计数器清0，同时向读写器发送应答信号。
其中，所述标签还用于在被成功清点后，将当前的状态由ID状态转换至Data_Exchange状态。
本发明具有以下有益效果：
与现有技术相比，本发明中读写器在清点结束后，增加了一个机制，使得在通信场中，没有被清点到的所有标签能够立即向读写器应答信息，通知读写器仍有未清点到的标签，从而减少了遗漏标签的情况，简单易于实现。
附图说明
图1是现有的清点结束算法流程图；
图2是本发明的清点结束算法流程图；
图3是本发明中标签收到Finish命令后的处理流程图；
图4是理论情况下的标签清点过程示意图；
图5是出现遗漏情况下的标签清点过程示意图；
图6是采用本发明方法后的清点过程示意图。
具体实施方式
本发明所提出的射频识别系统中包括读写器和多个标签，其中，
读写器：用于在清点开始时，向各标签下发清点命令，并置寄存器初值。在清点过程中，等待标签的回复，在接收到回复时根据标签的回复下发相应的命令，同时调整寄存器的值(具体为：若无碰撞且回复成功则向标签下发Success命令，同时将寄存器的值减1；若有碰撞或回复失败则向标签下发Fail命令，同时将寄存器的值加1)；在未接收到回复且寄存器的值不大于预先设定的清点结束寄存器门限值(即寄存器的初值-1)时，向各标签发送Finish命令并等待应答，若接收到应答信号，则判定清点未结束并继续对产生应答的标签进行清点，若未接收到应答信号，则判定清点结束；在未接收到回复且寄存器的值大于预先设定的清点结束寄存器门限值时，判定清点未结束并继续清点流程。
标签：用于在清点过程中，接收到Success命令时，令本标签的计数器的值减1；接收到Fail命令时令本标签的计数器的值加1并将本标签的状态由ID状态转换为Data_Exchange状态；在接收到Finish命令时，若本标签的状态为ID状态则向读写器产生应答，若本标签的状态为Data_Exchange状态则不向读写器产生应答。
相应地，请参阅图2，上述射频识别系统中防碰撞的清点结束方法包括以下步骤：
步骤201、在清点开始以后，给寄存器置初值。
步骤202、读写器等待标签的应答信号；
步骤203、如果本次没有应答信号，那么对寄存器的值进行判断，如果寄存器的值小于等于寄存器的初值-1，那么认为清点结束，执行步骤206；如果寄存器的值大于寄存器的初值-1，那么认为清点未结束，执行步骤204，继续清点流程。
步骤204、根据应答情况确定读写器的下一个命令，同时根据该命令更新寄存器的值，如果是Fail命令，寄存器的值加1；如果是Success命令，寄存器的值减1，其他命令不调整寄存器的值。
步骤205、向标签发送命令，之后返回步骤202，继续清点流程。
步骤206、读写器发送Finish命令，等待标签应答信息，如果没有应答，认为通信场中没有未清点到的标签，清点流程结束；如果有应答信息，包括正常回复和碰撞两种情况，此时读写器确定下一个命令，然后返回步骤204。
请参阅图3，该图所示为上述方法中标签在收到Finish命令后的处理流程，包括：
步骤301、标签收到Finish命令后判断当前状态。
步骤302、如果标签处于ID状态，那么将标签计数器清0，同时将本标签的身份ID信息应答读写器。
步骤303、如果标签不处于ID状态，那么标签不作任何响应。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本实施例中，寄存器的初值置为1，图4是理论情况下的标签清点过程示意图，图中左侧列出了每一次读写器发送的命令，以及更新后的寄存器值；每个标签框内右边的数字表示清点过程中当前的计数器值。对该清点过程的简单描述如下：
步骤401、初始化，标签计数器全0，应答发生碰撞，发送Fail，寄存器值加1变为2；
步骤402、计数器00111，发生碰撞，发送Fail，寄存器加1变为3；
步骤403、计数器01222，正常清点后，发送Success，寄存器减1变为2；
步骤404、计数器0111，正常清点后，发送Success，寄存器减1变为1；
步骤405、计数器000，发生碰撞，发送Fail，寄存器加1变为2；
步骤406、计数器011，正常清点后，发送Success，寄存器减1变为1；
步骤407、计数器00，发生碰撞，发送Fail，寄存器加1变为2；
步骤408、计数器01，正常清点后，发送Success，寄存器减1变为1；
步骤409、计数器0，正常清点后，发送Success，寄存器减1变为0；
步骤410、无标签被清点，寄存器为0，结束清点流程。
图5是出现遗漏情况下的标签清点过程示意图，其中在第504步中，发送的Success命令，标签5没有正常接收，使得标签5的计数器没有减1。这样就造成后续流程发生变化，同时在第506步中的Success命令也没有正常接收，后面的流程如下：
步骤505、计数器001，发生碰撞，发送Fail，寄存器加1变为2；
步骤506、计数器012，正常清点后，发送Success，寄存器减1变为1，此时标签5没有正确接收Success命令；
步骤507、计数器02，正常清点后，发送Success，寄存器减1变为0；
步骤508、计数器1，无标签应答，同时寄存器为0，结束清点流程。这样就造成清点过程中标签的遗漏。
图6是采用本发明方法后的清点过程示意图，步骤601至607与图5中步骤501至507完全相同，后续步骤如下：
步骤608、在此步，寄存器变为0之后，发送Finish命令，同时将寄存器值加1。此时标签5仍处于ID状态，将计数器减为0，然后应答自身的身份ID信息；
步骤609、读写器收到正常回复，正常清点后发送Success命令，标签5被成功清点，转到Data_Exchange状态，读写器的寄存器值减1变为0；
步骤610、此时没有信号应答，同时寄存器为0，因此再发送Finish命令；
步骤611、没有标签应答，读写器没有收到相应信号，结束本次清点。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种射频识别系统中防碰撞的标签清点结束方法，其特征在于，该方法包括：
在清点过程中，在未接收到标签的应答信号且寄存器的值不大于预先设定的清点结束寄存器门限值时，读写器向各标签发送结束命令并等待应答；
所述各标签在接收到结束命令后，判断本标签是否已被成功清点，若是，则不作应答；若否，则将本标签的计数器清0，同时向读写器发送应答信号；
所述读写器，若接收到应答信号，则判定清点未结束，继续对产生应答的标签进行清点；若未接收到应答信号，则判定清点结束。
2.如权利要求1所述的防碰撞的标签清点结束方法，其特征在于，所述各标签根据本标签当前的状态来判断是否已被成功清点：若当前处于ID状态，则判定本标签未被成功清点；若当前不处于ID状态，则判定本标签已被成功清点。
3.如权利要求1或2所述的防碰撞的标签清点结束方法，其特征在于，所述各标签在接收到结束命令后，在判定本标签未被成功清点时向读写器发送的应答信号中携带本标签的身份ID信息。
4.如权利要求1或2所述的防碰撞的标签清点结束方法，其特征在于，所述清点结束寄存器门限值为所述寄存器的初值-1。
5.一种射频识别系统，包括读写器和至少两个标签，且所述读写器包括寄存器，所述至少两个标签包括计数器，其特征在于，
所述读写器，用于在清点过程中，在未接收到标签的应答信号且寄存器的值不大于预先设定的清点结束寄存器门限值时，向各标签发送结束命令并等待应答，若此时接收到应答信号，则判定清点未结束，继续对产生应答的标签进行清点；若未接收到应答信号，则判定清点结束；
所述至少两个标签，用于在接收到结束命令时，判断本标签是否已被成功清点，若是，则不作应答；若否，则将本标签的计数器清0，同时向读写器发送应答信号。
6.如权利要求5所述的射频识别系统，其特征在于，所述标签还用于在被成功清点后，将当前的状态由ID状态转换至Data_Exchange状态。
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