CN103345612A - 丢失标签的快速检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种丢失标签的快速检测方法，该方法先向待检测标签发送指令，然后接收待检测标签的短时隙回复，生成测量向量，进而根据标签未丢失情况下的标签信息和所发送的指令，生成目标向量，最后逐个比较测量向量和目标向量，当目标向量为非零时隙，测量向量为零时隙时，标签丢失事件发生。本发明还提出一种丢失标签的快速检测系统，包括阅读器、待检测标签和后台服务器，系统以上述检测方法作为通信协议对丢失标签进行快速检测。本发明是对丢失标签的检测，只要发现有一个标签丢失就结束检测，因此检测速度快、效率高；而在检测过程中，检测的准确率可以通过可信水平进行自由设定，因此设置高的可信水平可以得到较高的检测准确率。

Description

丢失标签的快速检测方法和系统

技术领域

本发明涉及射频识别领域，尤其涉及一种丢失标签的快速检测方法和系统。

背景技术

目前射频识别技术被广泛应用于诸多行业，而标签监控问题是许多应用的核心问题，特别是在物品追踪和仓库管理中。每年由于盗窃、管理失误、供应商欺诈等原因，造成的货物丢失损失都是数以亿计的。因此，每一件货物上都贴上了与之对应的标签，当货物丢失时，相对应的标签也就丢失了。

为了检测货物的丢失，需要较为频繁和快速地对标签集合进行扫描，从而检测出是否有标签及其发生了丢失现象，在采取进一步的措施。目前丢失标签的检测方法是：将区域中的标签信息进行搜集，然后进行逐一识别。

上述方法虽然可以有效地进行丢失标签检测，但是随着射频系统中标签数目的大规模增长，整个标签识别过程将非常耗时。因此，这种简单的将所有标签信息搜集起来，再进行丢失标签检测的方法是不够高效的。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是如何快速检测大规模射频识别系统中的丢失标签。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种丢失标签的快速检测方法，包括：

向待检测标签发送指令；

接收待检测标签的短时隙回复，生成测量向量；

根据全部标签未丢失情况下的标签信息和所发送的指令，生成目标向量；

逐个比较测量向量和目标向量，当目标向量为非零时隙，测量向量为零时隙时，标签丢失事件发生。

其中，指令包括时隙帧长f和随机种子r。

其中，时隙帧长f的获得方法包括：

S1、设置可容忍的丢失标签数目m、可信水平α和待检测标签数目n；

S2、射频系统时隙帧长最大限制U，那么设置帧长f=U；

S3、计算当n个标签中有m+1个标签发生丢失时，帧长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率Q（n，m+1，f），如果Q（n，m+1，f）<α，那么退出，表示目前系统无法满足目前参数设置下的丢失标签检测成功率；

S4、设置f_l=0，f_h=U；

S5、当f_h-fl≤1时，跳到步骤S9；

S6、根据下式计算f’

$f^{\&prime;}=\left|\frac{f_1+f_h}{2}\right|$

计算当n个标签中有m+1个标签发生丢失时，帧长为f’的时隙帧成功检测到丢失事件的概率Q（n，m+1，f’）

S7、如果Q’(n,m+1,f’)<α，那么f_l=f’，否则f_h=f’；

S8、跳到步骤S5；

S9、f=f’，输出f。

其中，当n个标签中有x个标签发生丢失时，帧长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率为：

$Q(n,x,f)=1-{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=0}^f\left(\begin{array}{c}f\\ i\end{array}\right)p^i{(1-p)}^{f-i}{(1-\frac{i}{f})}^x$

$p={(1-\frac{1}{f})}^{n-x}=e^{-\frac{n-x}{f}}$

其中，x为丢失标签的数目；Q（n，x，f）为当n个标签中有x个标签发生丢失时，帧长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率；i为第i个时隙；p为某一时隙为零时隙的概率。

其中，标签进行短时隙回复包括：计算自身的回复时隙号；当广播时隙号时，比对其是否等于自身的时隙号，如果相等，回复随机串，否则保持静默。

标签采用下式计算自身的回复时隙号：

sn=h(id,r)modf

其中，id为标签标识符值，h为哈希函数。

其中，测量向量的生成方法包括以下步骤：

首先，初始化测量向量V，令V[0],V[1],…,V[f]均为0；

其次，如果待检测在时隙i存在回复，则令V[i]=1，否则V[i]=0；i的取值范围为0～f。

本发明还提出一种丢失标签的快速检测系统，包括射频阅读器后台服务器，后台服务器用于存储全部标签标志符，将指令发送给射频阅读器，接收射频阅读器的测量向量，根据所发送的指令和数据库标签标志符生成目标向量，并比较测量向量和目标向量；射频阅读器用于接收指令，并将接收到的指令发送给待检测标签，接收待检测标签的短时隙回复，根据所接收到的回复生成测量向量，并将所生成的测量向量发送给后台服务器。

（三）有益效果

本发明是对丢失标签的检测，只要发现有一个标签丢失就结束检测，因此检测速度快、效率高；而在检测过程中，检测的准确率可以通过可信水平进行自由设定，因此设置高的可信水平可以得到较高的检测准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例中丢失标签的快速检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中帧长的计算流程图；

图3为本发明实施例中短回复时隙帧丢失标签检测过程示意图；

图4为本发明实施例中丢失标签的快速检测系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

假设后台服务器含有所有货物对象的标签信息，每一个物品和一个射频标签相关联，那么就将物品的丢失问题转换成标签的丢失问题。

待检测标签表示为一组标签集合，标签集合一般不进行增加或删除操作，因此是静止不变的。射频阅读器可以对标签集合进行查询机其他指令操作，从而检测是否有标签丢失。如果标签集合中的原有全部标签物理上同时存在，那么认为该标签集合是完整的，否则认为发生了标签丢失事件。

因此，本发明实施例提出了一种丢失标签的快速检测方法，如图1所示，包括：

向待检测标签发送指令；

接收待检测标签的短时隙回复，生成测量向量；

根据全部标签未丢失情况下的标签信息和所发送的指令，生成目标向量；

逐个比较测量向量和目标向量，当目标向量为非零时隙，测量向量为零时隙时，标签丢失事件发生。

可见，本发明实施例提出的丢失标签的快速检测方法中，不是具体的检测所有丢失的标签，而是只要发现有一个标签丢失就停止检测。因此，能够快速地进行丢失标签的检测。

在本发明实施例的上述方法中，向待检测标签发送的指令包括帧长f和随机种子r，这两个参数由后台服务器发送给射频阅读器，射频阅读器接收到这两个参数后，根据帧长f生成测量向量V，并将测量向量V初始化为0，即V[0],V[1],…，V[f]均为0，之后射频阅读器发送给待检测标签集合。

本发明实施例中最关键的过程在于获得帧长f，帧长f由后台服务器计算得到，下面详细介绍帧长f的计算过程。

如图2所示，帧长f的获得方法包括：

S1、设置可容忍的丢失标签数目m、可信水平α和待检测标签数目n。

可容忍的丢失标签数目m、可信水平α一般由系统管理员设定，这两个参数表示当标签集合中发生大于m个标签丢失事件时，检测的成功率至少为α。本发明实施例中，总是计算当有m+1个标签发生丢失时的情况，因为当有更多的标签发生丢失时，其检测成功率会越来越高。一般情况下，更多的容忍数目和更低的可信水平，将可以带来检测速度的提升，但需要牺牲一些结果的精确性。

S2、射频系统时隙帧长最大限制U，那么设置帧长f=U。

S3、计算当n个标签中有m+1个标签发生丢失时，帧长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率Q（n，m+1，f），如果Q（n，m+1，f）<α，那么退出，表示目前系统无法满足目前参数设置下的丢失标签检测成功率。

记Q（n，x，f）为当n个标签中正好有x个标签发生丢失时，长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率。下面介绍这个概率的获得方法，设N₀为发生x个标签丢失时，n-x个标签产生零时隙的数目，也就是没有标签回复的时隙数。因此，对于x个丢失标签，如果任何一个标签选择了这N₀中的一个时隙进行回复，将被检测到标签丢失，这个概率为N₀/f。这样，x个标签同时不被检测到发生的丢失概率为

${(1-\frac{N_0}{f})}^x.$

对于任意一个时隙来说，成为N₀中的一个时隙的概率为

$p={(1-\frac{1}{f})}^{n-x}=e^{-\frac{n-x}{f}}---\left(1\right)$

那么，可以得到N₀这个随机变量的二项分布表达

$\mathrm{Pr}(N_0=i)=\left(\begin{array}{c}f\\ i\end{array}\right)p^i{(1-p)}^{f-i}---\left(2\right)$

因此，可以得到

$Q(n,x,f)=1-\underset{i=0}{\overset{f}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{Pr}(N_0=i){(1-\frac{i}{f})}^x---\left(3\right)$

容易证明Q（n，x，f）为x的增函数，即如果x₁>x₂，那么Q（n，x₁，f）>Q（n，x₂，f）。由于Q（n，x，f）表示正好有x个标签发生丢失时检测成功的概率，为满足大于m个标签时，检测成功率不低于α，帧长f为：

f=min{f|Q(n,m+1,f)>a}   (4)

S4、设置f_l=0，f_h=U；

S5、当f_h-f_l≤1时，跳到步骤S9；

S6、根据下式计算f’

$f^{\&prime;}=\left|\frac{f_1+f_h}{2}\right|$

计算当n个标签中有m+1个标签发生丢失时，帧长为f’的时隙帧成功检测到丢失事件的概率Q（n，m+1，f’）

S7、如果Q’(n,m+1,f’)<α，那么f_l=f’，否则f_h=f’；

S8、跳到步骤S5；

S9、f=f’，输出f。

射频阅读器向待检测标签集合发送指令后，每个标签计算自身的回复时隙号sn=h(id,r)mod f，其中，id为标签的标志符值，h为哈希函数）。当射频阅读器广播时隙号时，标签比对其是否等于自身的sn号，如果相等，则回复一个随机串内容，否则保持静默，如图3所示。然后射频阅读器记录每个标签的回复情况。根据时隙中回复标签的数目，可以将时隙分为空时隙，即无标签回复的时隙；单时隙，即只有一个标签回复的时隙；冲突时隙，即有两个以上标签回复的时隙。本发明实施例中，只区分零时隙和非零时隙，分别即为0和1。射频阅读器在收到标签的回复后，将回复结果记录在测量向量V中，即如果待检测在时隙i中存在回复，那么设置V[i]=1，否则设置V[i]=0。射频阅读器广播完所有时隙后，得到完整的测量向量V，之后射频阅读器将测量向量V发送给后台服务器。

另外，本发明实施例中，为了检测标签是否有丢失，需要生成目标向量，即假设全部标签都没有丢失的情况下，根据标签的时隙回复情况所生成的向量。后台服务器中在全部标签未丢失时，存储了全部标签的标志符，后台服务器使用上述的f，r参数，采用上述生成测量向量的方法得到目标向量。

得到测量向量和目标向量后，进行逐一比对测量向量和目标向量，当目标向量为1测量向量为0时，确认标签丢失事件发生，检测过程停止。

如图4所示，本发明的另一个实施例提出了一种丢失标签的快速检测系统，包括射频阅读器和后台服务器，后台服务器用于存储全部标签标志符，将指令发送给射频阅读器，接收射频阅读器的测量向量，根据所发送的指令和数据库标签标志符生成目标向量，并比较测量向量和目标向量；射频阅读器用于接收指令，并将接收到的指令发送给待检测标签，接收待检测标签的短时隙回复，根据所接收到的回复生成测量向量，并将所生成的测量向量发送给后台服务器。

可见，本发明实施例具有如下有益效果：本发明实施例是对丢失标签的检测，只要发现有一个标签丢失就结束检测，因此检测速度快、效率高；而在检测过程中，检测的准确率可以通过可信水平进行自由设定，因此设置高的可信水平可以得到较高的检测准确率。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种丢失标签的快速检测方法，其特征在于，包括：

向待检测标签发送指令；

接收待检测标签的短时隙回复，生成测量向量；

根据全部标签未丢失情况下的标签信息和所发送的指令，生成目标向量；

逐个比较测量向量和目标向量，当目标向量为非零时隙，测量向量为零时隙时，标签丢失事件发生。

2.根据权利要求1所述的丢失标签的快速检测方法，其特征在于，所述指令包括时隙帧长f和随机种子r。

3.根据权利要求2所述的丢失标签的快速检测方法，其特征在于，所述时隙帧长f的获得方法包括：

S1、设置可容忍的丢失标签数目m、可信水平α和待检测标签数目n；

S2、射频系统时隙帧长最大限制U，那么设置帧长f=U；

S3、计算当n个标签中有m+1个标签发生丢失时，帧长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率Q（n，m+1，f），如果Q（n，m+1，f）<α，那么退出，表示目前系统无法满足目前参数设置下的丢失标签检测成功率；

S4、设置f_l=0，f_h=U；

S5、当f_h-f_l≤1时，跳到步骤S9；

S6、根据下式计算f’

$f^{\&prime;}=\left|\frac{f_1+f_h}{2}\right|$

计算当n个标签中有m+1个标签发生丢失时，帧长为f’的时隙帧成功检测到丢失事件的概率Q（n，m+1，f’）

S7、如果Q’(n,m+1,f’)<α，那么f_l=f’，否则f_h=f’；

S8、跳到步骤S5；

S9、f=f’，输出f。

4.根据权利要求3所述的丢失标签的快速检测方法，其特征在于，当n个标签中有x个标签发生丢失时，帧长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率为：

$Q(n,x,f)=1-{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=0}^f\left(\begin{array}{c}f\\ i\end{array}\right)p^i{(1-p)}^{f-i}{(1-\frac{i}{f})}^x$

$p={(1-\frac{1}{f})}^{n-x}=e^{-\frac{n-x}{f}}$

其中，x为丢失标签的数目；Q（n，x，f）为当n个标签中有x个标签发生丢失时，帧长为f的时隙帧成功检测到丢失事件的概率；i时隙的标号；p为某一时隙为零时隙的概率。

5.根据权利要求1所述的丢失标签的快速检测方法，其特征在于，所述标签进行短时隙回复包括：计算自身的回复时隙号；当广播时隙号时，比对其是否等于自身的时隙号，如果相等，回复随机串，否则保持静默。

6.根据权利要求5所述的丢失标签的快速检测方法，其特征在于，标签采用下式计算自身的回复时隙号：

sn=h(id,r)modf

其中，id为标签标识符值，h为哈希函数。

7.根据权利要求1所述的丢失标签的快速检测方法，其特征在于，测量向量的生成方法包括以下步骤：

初始化测量向量V，令V[0],V[1],…,V[f]均为0；

如果待检测标签在时隙i存在回复，则令V[i]=1，否则V[i]=0；i的取值范围为0～f。

8.一种丢失标签的快速检测系统，其特征在于，包括射频阅读器和后台服务器，后台服务器用于存储全部标签标志符，将指令发送给射频阅读器，接收射频阅读器的测量向量，根据所发送的指令和数据库标签标志符生成目标向量，并比较测量向量和目标向量；射频阅读器用于接收指令，并将接收到的指令发送给待检测标签，接收待检测标签的短时隙回复，根据所接收到的回复生成测量向量，并将所生成的测量向量发送给后台服务器。

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