CN104268493A - 一种用于rfid系统的防碰撞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防碰撞方法，该方法包括：当有活动标签进入阅读器识别范围内时，阅读器与这些活动标签建立通信；阅读器使用帧时隙方法读取标签；判断是否发生碰撞；在发生碰撞时，阅读器使用二叉树方法读取标签。本发明的有益之处在于：将两大经典防碰撞方法二叉树和帧时隙方法按照各自特点结合在一起，以充分发挥两种方法的优点。经过实验发现，结合两种方法的新的防碰撞方法在搜索次数，传输时延，吞吐率等重要指标上都明显优于ALOHA方法和二叉树方法。

Description

一种用于RFID系统的防碰撞方法

技术领域

本发明涉及一种应用于射频识别(RFID)系统中的防碰撞方法，尤其涉及一种用于RIFD系统中的基于二叉树和帧时隙ALOHA的防碰撞方法。

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种具有实时、快速、准确采集等特点的自动识别技术，通过交变电磁场达到无接触识别的目标。RFID系统由阅读器、标签和应用程序三部分组成，阅读器和标签之间采用非接触方式通信。目前的RFID技术中还存在一些制约其发展的瓶颈问题，比如信息传输的安全问题，协议的问题以及防碰撞问题等，尤其是阅读器与标签通讯时发生碰撞会导致阅读器无法识别，即产生所谓防碰撞问题。现存的防碰撞方法主要有两种：ALOHA方法和二叉树(Binary Tree，BT)方法。其中：ALOHA方法的缺点是会有丢标签无法识别的情况，而二叉树方法虽然可以遍历到每一个标签，克服了“死标签”的问题，但它具有方法复杂，周期长等缺点。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防碰撞方法，该方法在一个稳定的环境下，标签数和时隙数相当时采用帧时隙方法；在碰撞时隙则采用二叉树方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种防碰撞方法，包括：当有活动标签进入阅读器识别范围内时，阅读器与这些活动标签建立通信；阅读器使用帧时隙方法读取标签；判断是否发生碰撞；在发生碰撞时，阅读器使用二叉树方法读取标签。

进一步的，阅读器使用帧时隙方法读取标签包括：阅读器发送Query命令建立一个标签分割帧，Query命令格式中包含指示该帧标签响应时隙数量的参数N；标签接收Query命令后获得时隙数N，标签内部的随机数产生器产生一个随机数n存为时隙标识符，其中0≤n＜N；标签在选定的时隙发送响应信号，在所有其他时隙均保持静默。

进一步的，在每个标签响应时隙会出现三种可能情况：第一种情况：该时隙没有标签发送响应信号，即为空时隙，则阅读器在等待特定时间确认无标签响应后发送NextSlot命令，进入下一时隙操作；第二种情况：若只有一个标签发送响应，则该标签被成功识别，阅读器同样发送NextSlot命令，进入下一时隙操作；第三种情况：若有多个标签发送响应，则在阅读器接收端发生碰撞，系统不能识别任一标签，则阅读器将该时隙号存入碰撞时隙列表{Tk}，并发送NextSlot命令，进入下一时隙操作。

进一步的，其中阅读器使用二叉树方法读取标签包括：将发生碰撞的标签的ID发送给阅读器，应用Manchester编码有效判别具体发生碰撞的比特位；阅读器维护两个数据结构表，即碰撞节点表和扩展节点表，碰撞节点表放置时隙i时发生碰撞的节点，其中时隙i属于{Tk}；扩展节点表放置将要扩展的节点或者已经扩展的节点；阅读器发送Query命令，命令中携带碰撞时隙列表中的某一时隙i，以及该时隙i发生碰撞的标签的ID号；标签收到读写器指令后比较时隙i是否和自己在标签分割帧中选择的时隙一致，命令中的标签的ID号是否和自己的ID前i位一致，若二者都一致，则标签发送ID响应；若有一个不一致，则标签不响应；如果阅读器发现多个标签发生碰撞，则分裂成两个节点，放入碰撞节点表中，扩展节点按照引导方式进行，即按照碰撞位数的多少来引导，将碰撞位最少的节点放在碰撞节点表的首部，其余的依次放在碰撞节点表中；根据分裂后的二叉树，阅读器的查询指令改为最高碰撞位前缀加上碰撞位的0或者1分别发送，如果只有一个标签响应，则该标签被识别，否则在碰撞位再次分裂出一个二叉树；将分裂出的节点放置在碰撞节点表中，阅读器每次从碰撞节点表中首部选择一个节点放入扩展节点表，并发送对应的查询指令，直到碰撞节点表为空。

进一步的，在所有标签都被正确识别之后，结束本流程。

本发明的有益之处在于：将两大经典防碰撞方法(二叉树和帧时隙方法)按照各自特点结合在一起，以充分发挥两种方法的优点。经过实验发现，结合两种方法的新的防碰撞方法在搜索次数，传输时延，吞吐率等重要指标上都明显优于ALOHA方法和二叉树方法。

附图说明

图1为本发明的防碰撞方法的流程图；

图2为本发明所使用的帧时隙方法的工作流程图；

图3为本发明所使用的二叉树方法的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1，为本发明的防碰撞方法，具体步骤如下：

一、当有活动标签进入阅读器识别范围内时，阅读器与这些活动标签建立通信；

二、阅读器使用帧时隙方法读取标签；参照图2，具体为：

1、阅读器发送Query命令建立一个标签分割帧，Query命令格式中包含指示该帧标签响应时隙数量的参数--N；

2、标签正确接收Query命令后获得时隙数N，标签内部的随机数产生器产生一个随机数n，(0≤n＜N)，存为时隙标识符；标签只在其选定的时隙发送响应信号，通常为标签ID信息，不管是否发生碰撞，在所有其他时隙均保持静默。

在每个标签响应时隙会出现三种可能情况：

第一种情况：该时隙没有标签发送响应信号，即为空时隙，则阅读器在等待特定时间确认无标签响应后发送NextSlot命令，进入下一时隙操作；

第二种情况：若只有一个标签发送响应，则该标签被成功识别，阅读器同样发送NextSlot命令，进入下一时隙操作；

第三种情况：若有多个标签发送响应，则在阅读器接收端发生碰撞，系统不能识别任一标签，则阅读器将该时隙号存入碰撞时隙列表{Tk}，并发送NextSlot命令，进入下一时隙操作。

三、判断是否发生碰撞，即判断集合{Tk}是否为空，如果{Tk}为空，则未发生碰撞，可结束该工作流程，如果{Tk}不为空，则表示在某一时隙发生了碰撞，则进入步骤四；

四、在发生碰撞时，阅读器使用二叉树方法读取标签。

参照图3，介绍本发明所使用的二叉树方法的工作流程

1、将发生碰撞的标签的ID发送给阅读器，应用Manchester编码有效判别具体发生碰撞的比特位。

2、阅读器维护两个数据结构表，即碰撞节点表和扩展节点表，碰撞节点表放置时隙i时发生碰撞的节点，其中时隙i属于{Tk}；扩展节点表放置将要扩展的节点或者已经扩展的节点；阅读器发送Query命令，命令中携带碰撞时隙列表中的某一时隙i，以及该时隙i发生碰撞的标签的ID号；

3、标签收到读写器指令后比较时隙i是否和自己在标签分割帧中选择的时隙一致，命令中的标签的ID号是否和自己的ID前i位一致，若二者都一致，则标签发送ID响应；若有一个不一致，则标签不响应。

4、这时如果阅读器发现多个标签发生碰撞，则分裂成两个节点，放入碰撞节点表中，扩展节点按照引导方式进行，即按照碰撞位数的多少来引导，将碰撞位最少的节点放在碰撞节点表的首部，其余的依次放在碰撞节点表中；

5、根据分裂后的二叉树，阅读器的查询指令改为最高碰撞位前缀加上碰撞位的0或者1分别发送，如果只有一个标签响应，则该标签被识别，否则在碰撞位再次分裂出一个二叉树；

6、将分裂出的节点放置在碰撞节点表中，阅读器每次从碰撞节点表中首部选择一个节点放入扩展节点表，并发送对应的查询指令，直到碰撞节点表为空。

五、在所有标签都被正确识别之后，结束本流程。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种防碰撞方法，包括：

当有活动标签进入阅读器识别范围内时，阅读器与这些活动标签建立通信；

阅读器使用帧时隙方法读取标签；

判断是否发生碰撞；

在发生碰撞时，阅读器使用二叉树方法读取标签。

2.如权利要求1所述的防碰撞方法，阅读器使用帧时隙方法读取标签包括：

阅读器发送Query命令建立一个标签分割帧，Query命令格式中包含指示该帧标签响应时隙数量的参数N；

标签接收Query命令后获得时隙数N，标签内部的随机数产生器产生一个随机数n存为时隙标识符，其中0≤n＜N；标签在选定的时隙发送响应信号，在所有其他时隙均保持静默。

3.如权利要求2所述的防碰撞方法，在每个标签响应时隙会出现三种可能情况：

第一种情况：该时隙没有标签发送响应信号，即为空时隙，则阅读器在等待特定时间确认无标签响应后发送NextSlot命令，进入下一时隙操作；

第二种情况：若只有一个标签发送响应，则该标签被成功识别，阅读器同样发送NextSlot命令，进入下一时隙操作；

第三种情况：若有多个标签发送响应，则在阅读器接收端发生碰撞，系统不能识别任一标签，则阅读器将该时隙号存入碰撞时隙列表{Tk}，并发送NextSlot命令，进入下一时隙操作。

4.如权利要求3所述的防碰撞方法，其中阅读器使用二叉树方法读取标签包括：

将发生碰撞的标签的ID发送给阅读器，应用Manchester编码有效判别具体发生碰撞的比特位；

阅读器维护两个数据结构表，即碰撞节点表和扩展节点表，碰撞节点表放置时隙i时发生碰撞的节点，其中时隙i属于{Tk}；扩展节点表放置将要扩展的节点或者已经扩展的节点；阅读器发送Query命令，命令中携带碰撞时隙列表中的某一时隙i，以及该时隙i发生碰撞的标签的ID号；

标签收到读写器指令后比较时隙i是否和自己在标签分割帧中选择的时隙一致，命令中的标签的ID号是否和自己的ID前i位一致，若二者都一致，则标签发送ID响应；若有一个不一致，则标签不响应；

如果阅读器发现多个标签发生碰撞，则分裂成两个节点，放入碰撞节点表中，扩展节点按照引导方式进行，即按照碰撞位数的多少来引导，将碰撞位最少的节点放在碰撞节点表的首部，其余的依次放在碰撞节点表中；

根据分裂后的二叉树，阅读器的查询指令改为最高碰撞位前缀加上碰撞位的0或者1分别发送，如果只有一个标签响应，则该标签被识别，否则在碰撞位再次分裂出一个二叉树；

将分裂出的节点放置在碰撞节点表中，阅读器每次从碰撞节点表中首部选择一个节点放入扩展节点表，并发送对应的查询指令，直到碰撞节点表为空。

5.如权利要求4所述的防碰撞方法，在所有标签都被正确识别之后，结束本流程。