CN102999739A - Rfid标签及识别方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种RFID标签识别方法，包括：标签阅读器将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识；将待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识发送给各个待识别标签；每个待识别标签随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识，并根据正整数标识确定自身生成的正整数标识所对应的分组；标签阅读器发送分组标识，接收在分组标识对应的分组中的待识别标签的响应；基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别。本发明将待识别标签进行分组，在每次查询时只有相应组号的待识别标签进行响应，而不是所有待识别标签响应，这样就能够降低标签碰撞的概率，提高识别率。

Description

RFID标签及识别方法和装置

技术领域

本发明涉及射频识别(Radio Frequency IDentification，简称RFID)技术，尤其涉及一种RFID标签及识别方法和装置。

背景技术

RFID技术是一种非接触式自动识别技术，与目前广泛使用的条形码技术相比，它具有识别距离远、穿透能力强、多物体识别、抗污染等优点，现在已广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、产品证件防伪、防盗等众多领域。

RFID系统主要由标签和阅读器两个部分构成，其中标签具有唯一的识别码，通常被安装在待识别物品上；标签具有一个存储数据的芯片和用来发射接收信息的天线。标签一般有两种类型：有源标签，其内部带有电池，能够主动发射信号；无源标签不带电池，利用阅读器发射的电磁波进行耦合为自身提供能量。阅读器从有效识别范围内的标签获取信息并发送到后台处理系统。如图1所示，为较典型的现有RFID系统的结构示意图。阅读器和标签通过天线传递能量和数据，阅读器通过微处理单元与计算机PC进行交互。

在RFID系统中，如果两个或多个标签同时向阅读器发送信息，阅读器由于不能同时阅读两个以上的标签，因此会发生标签碰撞而使得阅读器就会无法正确识别出标签。如图2所示，为标签碰撞的示意图。这在实际应用中是不被允许的，所以需要依靠防碰撞算法来减少碰撞的发生。

目前，在RFID系统中的防碰撞算法用的比较多的是Aloha算法。Aloha算法来源于计算机网络，基本原理是基于时分多址随机算法来识别标签的。当发生碰撞以后，标签就会随机一段时间以后进行重试即可。这种算法的缺陷是非常容易造成碰撞，系统吞吐率的理论值最大只有18.4％。图3为应用纯Aloha算法防碰撞的示例，可以看出在阅读器识别标签的过程中，可能会发生不完全碰撞和完全碰撞。

时隙Aloha算法在Aloha算法基础上进行了改进，将标签发送时间离散化，这种算法可以将系统吞吐率提高至36.8％。但是阅读器和标签必须同步，当一个时隙只有一个标签的时候，阅读器可以正确识别出这个标签。图4为应用时隙Aloha算法防碰撞的示例。

帧时隙Aloha算法FSA(Frame Slotted Aloha)是在时隙Aloha算法的基础上，进一步离散了时间域。标签传输信息的时候只能选择一帧中的一个时隙。如图5所示，为应用帧时隙Aloha算法防碰撞的示例。在应用这种算法的情况下，系统的碰撞率大大降低。标签首先生成一个帧长度范围内的随机数来选择时隙，直到选择的时隙做出应答为止。如果发生碰撞，那么碰撞的标签进入下一帧中重新生成随机数来选择时隙号。由于在一帧中，标签只能响应一次，所以相比时隙Aloha算法，碰撞率有所降低。

在帧时隙Aloha算法的基础上，有人进一步提出了动态帧时隙Aloha算法DFSA(Dynamic Frame Slotted Aloha)，这种算法中的帧长度是随着待识别的标签数和碰撞时隙数而动态变化的。如图6所示，为应用动态帧时隙Aloha算法防碰撞的示例。当待识别标签数大于时隙数，则增加帧长度。相反，当存在太多空闲时隙的时候，则减少帧长度。只有当帧长度与时隙数基本相当的时候，系统才会获得最大吞吐率。从图6中可以看到帧2的长度要比帧1大的多。

下面介绍一种现有的动态帧时隙Aloha算法的实现，阅读器在一帧的查询过程中，时隙状态分为三类：

1)空闲时隙：这个时隙内没有标签响应阅读器发出的查询信息；

2)可读时隙：在这个时隙内只有一个标签响应阅读器发出的查询信息(标签可以被阅读器识别)；

3)碰撞时隙：在这个时隙中有两个或两个以上的标签响应阅读器发出的查询信息(阅读器无法识别出标签信息)。

一帧查询结束后，阅读器可以得到该帧中的空闲时隙数Ni、可读时隙数Nr以及碰撞时隙数Nc。设帧长度为F，那么定义响应的该帧中的空闲时隙率Yi为Ni/F，可读时隙率Yr为Nr/F以及碰撞时隙率Yc为Nc/F。具体的帧长度变化过程如下：如果通过第一帧的查询后阅读器得到Yc∈[0.5，1]，则认为本轮识别过程中加入了大量的标签a，标签数目变化较大，帧长度加倍，作为下一个帧长度值；如果Yc∈(0，0.5)且Yi∈[0，0.5]，则认为本轮识别过程前标签数目基本不变；如果Yc∈(0，0.5)且Yi∈(0.5，1]，则认为本轮识别过程中有大量的标签a1离开，标签数目变化较大，帧长度减半，作为下一个帧长度值；

由于在实际中，标签寄存器基本上都是8位，因此帧长度大小一般不大于256。在ISO的18000-6标准中帧长度的变化范围是固定的，即没有任意帧长度，所以在实际应用中一般帧长度取值范围是L＝2^Q(Q＝I，2，...8)。

现有的动态帧时隙Aloha算法虽然较之前的帧时隙Aloha算法性能有所提升，但是仍然存在以下问题：

1.方案中每次查询的时候，都是所有待识别标签响应，因此当标签数远远大于当前时隙数的时候，发生碰撞的概率也就大大增加，成功识别所有标签所用的时隙数也快速增加，造成系统性能(吞吐率)会快速下降；

2.方案中会出现标签“流浪”问题。即当标签数目巨大的时候，在不断查询过程中，会存在一些标签连续出现碰撞，当超过一段时间后这些标签会被移出阅读器的识别范围，成为“流浪”标签，最终不会被识别出来，造成了识别率的下降。

发明内容

本发明的目的是提出一种RFID标签及识别方法和装置，能够在标签数量增长的情况下实现对RFID标签较高的识别率。

为实现上述目的，本发明提供了一种RFID标签识别方法，包括：

标签阅读器将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识；

所述标签阅读器将待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识发送给各个待识别标签；

每个所述待识别标签随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识，并根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所对应的分组；

所述标签阅读器发送分组标识，接收在所述分组标识对应的分组中的待识别标签的响应；

所述标签阅读器基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别。

进一步的，在所述将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组的操作之前，还包括：

所述标签阅读器通过初次测试帧长估计在有效识别范围内待识别的标签数量M，标签数量M的计算公式为：

M＝m＊Nc+Nr，

其中，m为某时隙中发生标签碰撞的标签数量的期望值，Nc为发生标签碰撞的时隙数，Nr为只有一个标签选择某一时隙的时隙数。

进一步的，所述标签阅读器将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识的操作具体包括：

所述标签阅读器设定最大帧长度为当前帧长度；

所述标签阅读器通过迭代获得每个分组的长度及分组标识，在迭代过程中，将所述标签数量M通过当前帧长度进行取模和求余，得到的模为所述当前帧长度对应的分组数，对当前帧长度进行成比例缩小，并将得到的余数对当前帧长度继续取模和求余，直到得到的余数为0；

所述标签阅读器根据各个帧长度对应的不为零的分组数得到每个分组的长度及分组标识，并将所述每个分组的长度及分组标识压入堆栈。

进一步的，所述最大帧长度为2⁸，在迭代过程中，以2为倍数对当前帧长度进行成比例缩小，缩小后的当前帧长度作为下一次迭代的当前帧长度参与取模和求余。

进一步的，所述每个所述待识别标签随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识，并根据所述正整数标识确定每个所述待识别标签的正整数标识所对应的分组的操作具体为：

每个所述待识别标签自身随机生成从1到标签数量M范围内的正整数标识；

每个所述待识别标签根据所述标签数量M和所述每个分组的长度及分组标识，确定各个分组标识所对应的数字范围；

每个所述待识别标签根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所处数字范围对应的分组及分组标识。

进一步的，在所述标签阅读器发送分组标识之后，所述待识别标签判断自身生成的正整数标识所对应的分组标识是否为所述标签阅读器发送的分组标识，是则从休眠状态切换为预备状态，并向所述标签阅读器中返回响应，否则继续维持休眠状态。

进一步的，所述基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别的操作具体为：

基于时隙Aloha算法、帧时隙Aloha算法或动态帧时隙Aloha算法对响应的标签进行标签识别。

为实现上述目的，本发明提供了一种RFID标签识别装置，设于标签阅读器中，包括：

标签分组记录单元，用于将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识；

信息下发单元，用于将待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识发送给各个待识别标签；

分组标识发送单元，用于发送分组标识；

标签响应接收单元，用于接收在所述分组标识对应的分组中的待识别标签的响应；

标签识别单元，用于基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别。

进一步的，还包括：标签数量预估单元，用于通过初次测试帧长估计在有效识别范围内待识别的标签数量M，标签数量M的计算公式为：

M＝m＊Nc+Nr，

其中，m为某时隙中发生标签碰撞的标签数量的期望值，Nc为发生标签碰撞的时隙数，Nr为只有一个标签选择某一时隙的时隙数。

进一步的，所述标签分组记录单元具体包括：

帧长度初设组件，用于设定最大帧长度为当前帧长度；

迭代计算组件，用于通过迭代获得每个分组的长度及分组标识，在迭代过程中，将所述标签数量M通过当前帧长度进行取模和求余，得到的模为所述当前帧长度对应的分组数，对当前帧长度进行成比例缩小，并将得到的余数对当前帧长度继续取模和求余，直到得到的余数为0；

分组记录组件，用于根据各个帧长度对应的不为零的分组数得到每个分组的长度及分组标识，并将所述每个分组的长度及分组标识压入堆栈。

进一步的，所述帧长度初设组件中的所述最大帧长度为2⁸；所述迭代计算组件的迭代过程中，以2为倍数对当前帧长度进行成比例缩小，缩小后的当前帧长度作为下一次迭代的当前帧长度参与取模和求余。

进一步的，基于时分多址随机算法或改进算法为时隙Aloha算法、帧时隙Aloha算法或动态帧时隙Aloha算法。

为实现上述目的，本发明还提供了一种RFID标签，包括：

信息接收单元，用于接收标签阅读器发出的待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识；

标识生成单元，用于随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识；

分组确定单元，用于根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所对应的分组；

标识接收单元，用于接收所述标签阅读器发送的分组标识；

响应返回单元，用于向所述标签阅读器返回响应；

状态控制单元，用于判断自身生成的正整数标识所对应的分组标识是否为所述标签阅读器发送的分组标识，是则从休眠状态切换为预备状态，并触发所述响应返回单元，否则继续维持休眠状态。

进一步的，所述分组确定单元具体包括：

分组范围确定组件，用于根据所述标签数量M和每个分组的长度及分组标识，确定各个分组标识所对应的数字范围；

分组及标识确定组件，用于根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所处数字范围对应的分组及分组标识。

基于上述技术方案，本发明将待识别标签进行分组，在每次查询时只有相应组号的待识别标签进行响应，而不是所有待识别标签响应，这样就能够降低标签碰撞的概率，提高识别率；在另一个实施例中，在将分组长度与识别时的帧长度关联起来，在标签数量剧增的场景下仍然能有效地保持系统吞吐率的稳定，尽量获得最大的吞吐率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为较典型的现有RFID系统的结构示意图。

图2为标签碰撞的示意图。

图3为应用纯Aloha算法防碰撞的示例的示意图。

图4为应用时隙Aloha算法防碰撞的示例的示意图。

图5为应用帧时隙Aloha算法防碰撞的示例的示意图。

图6为应用动态帧时隙Aloha算法防碰撞的示例的示意图。

图7为本发明RFID标签识别方法的一实施例的流程示意图。

图8为本发明RFID标签识别方法实施例的标签分组操作的具体流程示意图。

图9为应用本发明RFID标签识别装置实施例和RFID标签实施例的场景示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

考虑到当标签数增加到远超过当前时隙数时，系统性能快速下降的原因在于每次查询均是所有待识别标签响应，因此本发明考虑通过匹配分组的方式来限定响应标签的数量，从而尽量减少或避免标签碰撞的情形，维持正常的系统性能。

分组时希望能够尽量保持系统吞吐率的稳定，甚至提升系统吞吐率，那么通过以下的系统模型来推导出使系统吞吐率达到最大的条件。在该系统模型中，假设时隙数为L，标签的数目为n，由于标签对时隙的选择是相互独立的，并且标签选择时隙的概率均等，则根据二项分布的定义可知选择某个时隙的标签数是服从二项分布的。在n个标签中有r个同时选择某一时隙的概率为：

$B_{n,1/L}\left(r\right)=\left(\begin{array}{c}n\\ r\end{array}\right){\left(\frac{1}{L}\right)}^r{(1-\frac{1}{L})}^{n-r}---\left(1\right)$

当经过一帧的识别周期后，只有一个标签的时隙数

(代表成功识别)、没有标签的时隙数

产生碰撞的时隙数

它们的期望值分别为：

$a_1^{L,n}=L\×B_{n,1/L\left(1\right)}=n{(1-\frac{1}{L})}^{n-1}---\left(2\right)$

$a_0^{L,n}=L\×B_{n,1/L\left(0\right)}=L{(1-\frac{1}{L})}^n---\left(3\right)$

$a_k^{L.n}=L-a_0^{L,n}-a_1^{L,n}---\left(4\right)$

定义系统的吞吐率S：

S＝成功识别的标签数/帧长度，用公式表示为：

$S=\frac{a_1^{L,n}}{L}=\frac{n}{L}{(1-\frac{1}{L})}^{n-1}---\left(5\right)$

对上式求导：

$\frac{\mathrm{dS}}{\mathrm{dn}}=\frac{1}{L}{(1-\frac{1}{L})}^{n-1}+\frac{n}{L}{(1-\frac{1}{L})}^{n-1}\ln (1-\frac{1}{L})=$

$\frac{1}{L}{(1-\frac{1}{L})}^{n-1}[1+n\ln (1-\frac{1}{L})]=0---\left(6\right)$

解方程得：

$n=[-\frac{1}{\ln (1-1/L)}]---\left(7\right)$

最佳帧长度为：

$L=\frac{1}{1-e^{\frac{1}{n}}}---\left(8\right)$

当n的值远远大于1的时候，使用泰勒级数化简式(8)得：

$L\≈\frac{1+1/n}{1+1/n-1}=n+1,---\left(9\right)$

由此可以得出结论：当帧长度与标签数目相当的时候，系统的吞吐率达到最大，也就是一个帧长度识别周期中能够成功识别的标签数最多。

基于上述的推导过程可知，建立在L＝n+1的基础上的分组方式可以获得最大的系统吞吐率。接下来，将继续对本发明方案中涉及的一些术语给出相应的定义。

阅读器在有效识别范围内的标签可以划分为三种状态：

1、预备状态：准备被阅读器识别的标签，或称待识别标签；

2、休眠状态：暂时没有被激活，不响应阅读器的标签；

3、失活状态：已被识别完毕的标签，不会响应阅读器的任何指令。

如图7所示，为本发明RFID标签识别方法的一实施例的流程示意图。在本实施例中，RFID标签识别流程包括：

步骤101、标签阅读器将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识；

步骤102、所述标签阅读器将待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识发送给各个待识别标签；

步骤103、每个所述待识别标签随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识，并根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所对应的分组；

步骤104、所述标签阅读器发送分组标识，接收在所述分组标识对应的分组中的待识别标签的响应；

步骤105、所述标签阅读器基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别。

在上述技术方案中，标签阅读器对有效识别范围内的待识别标签进行分组，且将分组情况通知给各个待识别标签，每个待识别标签通过生成随机数的方式确定自身所对应的分组，在这样的基础下，标签阅读器向其有效识别范围发出带有分组标识的信息，根据该分组标识，待识别标签可以根据自身的分组情况或者响应或者继续休眠，使得只有符合分组标识的待识别标签会向标签阅读器返回响应，从而控制了返回响应的待识别标签的数量，避免帧长度识别周期中碰撞标签数，也就进一步的提高了成功识别率。

在步骤101之前，还可以包括标签数量估计步骤，该步骤中标签阅读器通过在每个帧长度识别周期的第一个帧长中进行首次识别，这一过程可采用现有标签估计算法中的几种常用的估计法(例如平均估计法等)，这里对该平均估计法进行简要介绍。

首先假设有N个标签处于阅读器的有效识别区域，则在某一特定的帧(帧长度为L)中，有r个标签选择了该帧中第i个时隙的概率为：

$P_r=\frac{C_N^r{(L-1)}^{(-N)}}{L^N}---\left(10\right)$

在上式中，N为一只标签数量，若在时隙i内的标签发生冲突，则可知选择该实习的标签数目至少为两个，由此可知当有r个标签选择时隙i且有冲突发生的概率为：

$P_r^{\′}=\frac{P_r}{1-P_0-P_1}(r\≥2)---\left(11\right)$

由上式可知，当时隙i中有冲突发生时，则该时隙中标签数量m的期望值：

$m=\underset{r=2}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(r*p_r^{\′})=\frac{\underset{r=2}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}r\·C_N^r\·{(L-1)}^{N-r}}{L^N-{(L-1)}^{(N-1)}(L-1+N)}---\left(12\right)$

可预测处在阅读器有效识别范围内的标签数量M为M＝m＊Nc+Nr，其中，m为某时隙中发生标签碰撞的标签数量的期望值，Nc为发生标签碰撞的时隙数，Nr为只有一个标签选择某一时隙的时隙数。

在上述实施例中，步骤101的标签分组操作可以具体包括：标签阅读器设定最大帧长度为当前帧长度；标签阅读器通过迭代获得每个分组的长度及分组标识，在迭代过程中，将所述标签数量M通过当前帧长度进行取模和求余，得到的模为所述当前帧长度对应的分组数，对当前帧长度进行成比例缩小，并将得到的余数对当前帧长度继续取模和求余，直到得到的余数为0；所述标签阅读器根据各个帧长度对应的不为零的分组数得到每个分组的长度及分组标识，并将所述每个分组的长度及分组标识压入堆栈。

上述标签操作可以对应于图8中具体步骤实现，包括：

步骤201、设定待分组标签数量n为已知的待识别标签的预估数目为M；

步骤202、设定可选帧长度数组为A＝{N_i，N_i＝2ⁱ，i＜＝8}，这里的i的最大值是根据标签寄存器的位数确定的，例如标签寄存器的位数为8，则i的最大值取为8，对应着帧长度最大为256；

步骤203、设定迭代参数j＝1，当前帧长度设置成最大帧长度N₈＝2⁸，即i＝8；

步骤204、将标签数量通过当前帧长度N_i进行取模，其中设模为p_j，如果p_j不为零，则认为分组长度为N_i的有p_j组，如果p_j为零，则表明标签数小于N_i，那么对应的分组长度为N_i的为0组；取模得到的余数q_j；

步骤205、设定下轮迭代的待分组标签数量n为余数q_j；

步骤206、迭代参数j递增1，i递减1；

步骤207、判断i是否小于1，是则执行步骤208，否则返回步骤204继续迭代流程；

步骤208、将标签分为m组，其中m为集合{p_j}的和，各组帧长度为集合B＝{N_i，(p_j≠0)}，并将每个分组的长度及分组标识压入堆栈。

通过上述的迭代过程，最大帧长度为2⁸，以2为倍数对当前帧长度进行成比例缩小，缩小后的当前帧长度作为下一次迭代的当前帧长度参与取模和求余。如果在标签阅读器发送组号时，根据当前帧长选择对应分组长度的组号，或者根据所选分组的长度选择相应的帧长，则可以近似符合前文推导出的L＝n+1，使得系统吞吐率稳定且获得接近最大化的吞吐率。

每个待识别标签在获得了标签阅读器下发的待识别的标签数量M和每个分组的长度及分组标识后，可以首先自身随机生成从1到标签数量M范围内的正整数标识，然后每个待识别标签根据标签数量M和所述每个分组的长度及分组标识，确定各个分组标识所对应的数字范围，再根据正整数标识确定自身生成的正整数标识所处数字范围对应的分组及分组标识。

在所述标签阅读器发送分组标识之后，所述待识别标签可以判断自身生成的正整数标识所对应的分组标识是否为标签阅读器发送的分组标识，是则从休眠状态切换为预备状态，并向标签阅读器中返回响应，否则继续维持休眠状态。这样就保证了只有符合分组标识的待识别标签响应标签阅读器，避免数量巨大的待识别标签一起响应而带来的标签频繁碰撞的问题。

下面通过一个例子来简要说明一下分组及标签响应的过程。通过初次测试帧长估计待识别标签的标签数目为500，那么通过帧长度数组(2，4，8，16，32，64，128，256)中的元素，由大到小依次整除，即500/256，模为1，余数为244，说明有一组的标签数目为256，帧长使用256；然后再用余数244去除128，模为1，余数为116，说明有一组的标签数为128，帧长使用128；依次往下进行，最后的结果是这样的：

也就是说500个标签一共分为6组，每组使用的帧长度如上所示。

接着每个待识别标签也自身生成从1到500的随机数，然后根据产生的随机数来进行分组，如：当阅读器发送指令，叫到组号为1的时候，产生随机数在(1，256)范围内的标签进行响应；当阅读器发送指令，叫到组号为2的时候，产生随机数在(257，385)范围内的标签进行响应；依次类推，直到叫完所有组。

在标签识别过程中可以采用现有的各种基于时分多址随机算法或改进算法，例如时隙Aloha算法、帧时隙Aloha算法、动态帧时隙Aloha算法等，优选基于动态帧时隙Aloha算法对响应的标签进行标签识别，这样可以通过动态调整帧长度来适应分组长度，使得帧长度与响应的待识别标签数基本相当，从而尽量获得最大吞吐率。

在识别过程中，仍然有可能发生标签碰撞，那么在下一个识别周期开始，则可以重新估计待识别标签的数量，并重新对标签分组，每个标签也重新生成随机数，确定对应的分组标识，相应的帧长度也可根据分组长度相应的进行设定，这样就可以随着待识别标签的数量的变化而动态改变帧长度，尽量获得最大的吞吐率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算设备的可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图9所示，为应用本发明RFID标签识别装置实施例和RFID标签实施例的场景示意图。在该场景中，RFID标签识别装置10可以设于标签阅读器中，该装置包括：标签分组记录单元11、信息下发单元12、分组标识发送单元13、标签响应接收单元14和标签识别单元15。

标签分组记录单元11负责将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识。信息下发单元12负责将待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识发送给各个待识别标签。分组标识发送单元13负责发送分组标识。

标签响应接收单元14负责接收在所述分组标识对应的分组中的待识别标签的响应。标签识别单元15负责基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别，优选基于时分多址随机算法或改进算法为动态帧时隙Aloha算法。

在本场景中，RFID标签20包括信息接收单元21、标识生成单元22、分组确定单元23、标识接收单元24、响应返回单元25和状态控制单元26。其中，信息接收单元21负责接收标签阅读器发出的待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识。标识生成单元22负责随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识。分组确定单元23负责根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所对应的分组。

标识接收单元24负责接收所述标签阅读器发送的分组标识。响应返回单元25负责向所述标签阅读器返回响应。状态控制单元26负责判断自身生成的正整数标识所对应的分组标识是否为所述标签阅读器发送的分组标识，是则从休眠状态切换为预备状态，并触发所述响应返回单元，否则继续维持休眠状态。

在另一个实施例中，RFID标签识别装置10还可以包括标签数量预估单元，该单元用于通过初次测试帧长估计在有效识别范围内待识别的标签数量M，标签数量M的计算公式为：

M＝m＊Nc+Nr，

其中，m为某时隙中发生标签碰撞的标签数量的期望值，Nc为发生标签碰撞的时隙数，Nr为只有一个标签选择某一时隙的时隙数。

在另一个实施例中，标签分组记录单元11具体包括：帧长度初设组件、迭代计算组件和分组记录组件。其中，帧长度初设组件负责设定最大帧长度为当前帧长度。帧长度初设组件中的所述最大帧长度可设为2⁸；所述迭代计算组件的迭代过程中，可以以2为倍数对当前帧长度进行成比例缩小，缩小后的当前帧长度作为下一次迭代的当前帧长度参与取模和求余。

迭代计算组件负责通过迭代获得每个分组的长度及分组标识，在迭代过程中，将所述标签数量M通过当前帧长度进行取模和求余，得到的模为所述当前帧长度对应的分组数，对当前帧长度进行成比例缩小，并将得到的余数对当前帧长度继续取模和求余，直到得到的余数为0。分组记录组件负责根据各个帧长度对应的不为零的分组数得到每个分组的长度及分组标识，并将所述每个分组的长度及分组标识压入堆栈。

在另一实施例中，RFID标签20的分组确定单元可以具体包括：分组范围确定组件和分组及标识确定组件，其中，分组范围确定组件负责根据所述标签数量M和每个分组的长度及分组标识，确定各个分组标识所对应的数字范围。分组及标识确定组件负责根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所处数字范围对应的分组及分组标识。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处例如效果描述和举例均可参见方法实施例的部分说明。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (14)

1.一种RFID标签识别方法，包括：

标签阅读器将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识；

所述标签阅读器将待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识发送给各个待识别标签；

每个所述待识别标签随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识，并根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所对应的分组；

所述标签阅读器发送分组标识，接收在所述分组标识对应的分组中的待识别标签的响应；

所述标签阅读器基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组的操作之前，还包括：

所述标签阅读器通过初次测试帧长估计在有效识别范围内待识别的标签数量M，标签数量M的计算公式为：

M＝m＊Nc+Nr，

其中，m为某时隙中发生标签碰撞的标签数量的期望值，Nc为发生标签碰撞的时隙数，Nr为只有一个标签选择某一时隙的时隙数。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述标签阅读器将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识的操作具体包括：

所述标签阅读器设定最大帧长度为当前帧长度；

所述标签阅读器通过迭代获得每个分组的长度及分组标识，在迭代过程中，将所述标签数量M通过当前帧长度进行取模和求余，得到的模为所述当前帧长度对应的分组数，对当前帧长度进行成比例缩小，并将得到的余数对当前帧长度继续取模和求余，直到得到的余数为0；

所述标签阅读器根据各个帧长度对应的不为零的分组数得到每个分组的长度及分组标识，并将所述每个分组的长度及分组标识压入堆栈。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述最大帧长度为2⁸，在迭代过程中，以2为倍数对当前帧长度进行成比例缩小，缩小后的当前帧长度作为下一次迭代的当前帧长度参与取模和求余。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述每个所述待识别标签随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识，并根据所述正整数标识确定每个所述待识别标签的正整数标识所对应的分组的操作具体为：

每个所述待识别标签自身随机生成从1到标签数量M范围内的正整数标识；

每个所述待识别标签根据所述标签数量M和所述每个分组的长度及分组标识，确定各个分组标识所对应的数字范围；

每个所述待识别标签根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所处数字范围对应的分组及分组标识。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述标签阅读器发送分组标识之后，所述待识别标签判断自身生成的正整数标识所对应的分组标识是否为所述标签阅读器发送的分组标识，是则从休眠状态切换为预备状态，并向所述标签阅读器中返回响应，否则继续维持休眠状态。

7.根据权利要求1～6任一所述的方法，其中所述基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别的操作具体为：

基于动态帧时隙Aloha算法对响应的标签进行标签识别。

8.一种RFID标签识别装置，设于标签阅读器中，包括：

标签分组记录单元，用于将在有效识别范围内的待识别标签分为至少一组，并记录每个分组的长度及分组标识；

信息下发单元，用于将待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识发送给各个待识别标签；

分组标识发送单元，用于发送分组标识；

标签响应接收单元，用于接收在所述分组标识对应的分组中的待识别标签的响应；

标签识别单元，用于基于时分多址随机算法或改进算法对响应的标签进行标签识别。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，还包括：标签数量预估单元，用于通过初次测试帧长估计在有效识别范围内待识别的标签数量M，标签数量M的计算公式为：

M＝m＊Nc+Nr，

其中，m为某时隙中发生标签碰撞的标签数量的期望值，Nc为发生标签碰撞的时隙数，Nr为只有一个标签选择某一时隙的时隙数。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述标签分组记录单元具体包括：

帧长度初设组件，用于设定最大帧长度为当前帧长度；

迭代计算组件，用于通过迭代获得每个分组的长度及分组标识，在迭代过程中，将所述标签数量M通过当前帧长度进行取模和求余，得到的模为所述当前帧长度对应的分组数，对当前帧长度进行成比例缩小，并将得到的余数对当前帧长度继续取模和求余，直到得到的余数为0；

分组记录组件，用于根据各个帧长度对应的不为零的分组数得到每个分组的长度及分组标识，并将所述每个分组的长度及分组标识压入堆栈。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述帧长度初设组件中的所述最大帧长度为2⁸；所述迭代计算组件的迭代过程中，以2为倍数对当前帧长度进行成比例缩小，缩小后的当前帧长度作为下一次迭代的当前帧长度参与取模和求余。

12.根据权利要求8～11任一所述的装置，其中，基于时分多址随机算法或改进算法为动态帧时隙Aloha算法。

13.一种RFID标签，包括：

信息接收单元，用于接收标签阅读器发出的待识别的标签数量和每个分组的长度及分组标识；

标识生成单元，用于随机生成在有效识别范围内待识别的标签数量及标签数量之内的正整数标识；

分组确定单元，用于根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所对应的分组；

标识接收单元，用于接收所述标签阅读器发送的分组标识；

响应返回单元，用于向所述标签阅读器返回响应；

状态控制单元，用于判断自身生成的正整数标识所对应的分组标识是否为所述标签阅读器发送的分组标识，是则从休眠状态切换为预备状态，并触发所述响应返回单元，否则继续维持休眠状态。

14.根据权利要求13所述的RFID标签，其中所述分组确定单元具体包括：

分组范围确定组件，用于根据所述标签数量M和每个分组的长度及分组标识，确定各个分组标识所对应的数字范围；

分组及标识确定组件，用于根据所述正整数标识确定自身生成的正整数标识所处数字范围对应的分组及分组标识。

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