CN104794508B - 一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议 - Google Patents

一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议 Download PDF

Info

Publication number
CN104794508B
CN104794508B CN201510217737.3A CN201510217737A CN104794508B CN 104794508 B CN104794508 B CN 104794508B CN 201510217737 A CN201510217737 A CN 201510217737A CN 104794508 B CN104794508 B CN 104794508B
Authority
CN
China
Prior art keywords
label
hash
reader
time slot
vector table
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510217737.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104794508A (zh
Inventor
赵菊敏
李纳
李灯熬
朱飑凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201510217737.3A priority Critical patent/CN104794508B/zh
Publication of CN104794508A publication Critical patent/CN104794508A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104794508B publication Critical patent/CN104794508B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及无线传感网络通信领域，具体为一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议。该协议包括：阅读器哈希全集ID、阅读器进行类别处理、阅读器构建每类标签的矢量表、阅读器确认每类别中的标签和阅读器统计信息上报给后台服务器。本发明通过在步骤1和2中对全集ID进行哈希，将识别准确度大大提升；在步骤3和4中利用矢量A、B和附加帧的方法解决识别过程中的瓶颈问题‑‑‑冲突，提高了识别的效率，系统吞吐量得以提升；本协议可用于大规模洗涤系统，又不局限于这一场景，可解决实际生活中诸多问题，实用性强。

Description

一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议
技术领域
本发明涉及无线传感网络通信领域，具体为一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议。
背景技术
目前，酒店、医院、浴场及专业的洗涤公司正面临着每天都要处理成千上万件的工作服和布草的交接、洗涤、熨烫、整理、储藏等工序，如何有效地跟踪管理每一件工作服和布草的洗涤过程、洗涤次数、库存状态和布草有效归类是一个极大挑战。例如，洗涤过程的每步环节无法准确监控，布草容易出现纰漏；洗涤好的布草无法准确归类以至储藏空间的浪费；又因担心交叉感染，导致某些待洗布草数量统计工作无法施展等等。无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的引入，将使得用户的洗衣管理变为更加透明且提高了工作效率，解决了以往无法通过其他技术可以实现的管理顽症，如：大批量的正在洗涤的或待归类的布草的信息及时统计并上传，以便第一时间对管理表格进行更新，方便查询等。
RFID系统由射频阅读器(Reader)和许多标签(Tag)组成，其中每个标签都具有唯一的电子编码(ID)，其ID通常为96bit信息，其中某一部分假设前20bit表示其类别。当阅读器发出阅读信号，激活标签内部电路，标签从射频信号中获取能量，将自身的ID以信号方式传达给阅读器，以便阅读器对信号进行解码，从而获取ID信息。
我们在每一件布草上缝制一颗纽扣状或标签状的电子标签，电子标签中拥有全球唯一标识码，即每件布草都拥有唯一的管理标识，其中同一类别的布草也可通过ID中的类别序列(简称类别ID)进行识别，方便归类。在整个布草使用、洗涤管理中，将通过RFID阅读器自动记录布草的使用状态、洗涤次数等。我们着力解决信息及时上报问题，即阅读器周期性地自动扫描自身范围内的标签(布草)，进行信息的及时跟踪上报，方便管理系统及时生成管理表格以便随时查询统计。
在阅读器扫描过程中，我们假设阅读器知道全集信息(即所有布草的ID)，但却不知自身范围内有哪些标签(布草)存在，即我们的问题可以抽象成已知全集的子集识别问题。其中，子集中可能混有不同类别的标签，如何快速高效识别，是一个挑战。
当阅读器发出询问信号后，许多标签就会同时被激活进行回复，若这些回复信号在阅读器端发生叠加，出现信号冲突，则阅读器无法识别是哪个标签进行的回复，即发生冲突，也就是影响识别效率的标签冲突问题(tag collision)。若发生冲突，则选择另外的时间回复去避免冲突，整个系统识别效率低下。
为了解决标签冲突带来的识别效率低下问题，研究者们设计了不同的协议来防止标签冲突。主要分为两类：基于时分复用技术(TDMA)和基于码分复用(CDMA)。在基于TDMA技术中，阅读器将标签回复的时间划分为不同的时间段(称为时隙)，标签选择不同的时隙回复以避免冲突。同理，因为随机选择性，不同的标签可能选择同一时隙回复，造成冲突，所以更多的协议就侧重于冲突后的解决方法。典型的基于TDMA的调度协议有Aloha和树搜索。基于CDMA的协议中，每个标签的ID被编译成一定的正交码，这样即使冲突，也可以通过正交性来解出对应的ID。但是，长度一定的正交码有限，在大型的RFID系统中，远远不足以支撑众多的标签，此外，正交码的分配协议复制，且兼容性差，所以难以实现。
发明内容
本发明为了解决防标签冲突协议使用效果有限的问题，提供了一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议。
本发明是采用如下的技术方案实现的：一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议，包括以下步骤：
阅读器哈希全集ID：阅读器首先对所有标签的类别ID进行哈希算法处理，每个类别的标签得到相同的哈希值(可根据标签数目选择多次哈希提高识别准确度)，作为参考结果储存起来，得到的哈希值为时隙帧中对应的时隙编号，可在对应时隙中置“1”表示其存在；
阅读器进行类别处理：阅读器发出包含三个哈希种子r1,r2,r3和时隙帧的帧长的询问信息，标签收到询问信息后利用三个哈希种子和自身的类别ID做三次哈希，在对应时隙回复，阅读器根据收到的信息和事先做的全集哈希值一一比较筛选，得出哪些类别标签存在于自身的阅读范围内，将这些类别标签放入集合S中；
阅读器构建每类标签的矢量表：阅读器对集合S中的每类标签利用哈希种子r4进行哈希并构建矢量表A，矢量表A中设定为“0”的时隙为冲突时隙；设定为“1”的时隙为单一时隙，针对哈希后矢量表A中时隙为“0”的标签，再次利用哈希种子r5进行哈希，构建矢量表B：0,1,2,3…m，其中0表示此标签在利用哈希种子r4所得哈希值对应时隙回复，1表示标签在f1+1时隙回复，2表示标签在f1+2时隙回复，依次类推，m表示标签在f1+m时隙回复，其中f1为利用哈希种子r4哈希后的最大值，设f为f1+m；
阅读器确认每类别中的标签：阅读器将矢量表A,B及两个哈希种子r4,r5和f1,f同时发送给标签，标签首先利用r4和自身ID的哈希值在矢量表A中找到对应时隙，看是“0”还是“1”，若为“1”则等待时隙时间到来时，回复1bit信息“1”，然后进入休眠；若为“0”，则利用种子r5和自身ID再次哈希同时参照矢量表B的信息，在对应时隙回复；
阅读器统计信息上报给后台服务器：当确认完每类标签信息后，阅读器上报给后台服务器，服务器进行整理归类，及时生成统计表，方便查询管理。
本发明在步骤1和2中对全集ID进行哈希，每类标签利用多个哈希种子得到多个哈希值，当阅读器对收到的信息进行筛选比较时，只有多个哈希结果同时满足时，才证明此类别存在，因此，识别准确度大大提升；步骤3和4中利用矢量A、B和附加帧的方法解决识别过程中的瓶颈问题---冲突，传统协议遇到冲突时，会发动新一轮的询问，直至无冲突一一识别为止，本协议利用矢量表的构建及附加帧，提高了识别的效率，系统吞吐量得以提升；本协议可用于大规模洗涤系统，又不局限于这一场景，可解决实际生活中诸多问题，实用性强。
附图说明
图1为哈希原理图。
图2为矢量表构建图。
图3为标签重新选择时隙图。
图4为本发明流程图。
具体实施方式
一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议，包括以下步骤：
阅读器哈希全集ID：阅读器首先对所有标签的类别ID进行哈希算法处理，每个类别的标签得到哈希值，哈希值为时隙帧中标签对应的时隙编号，同时在对应的时隙中置“1”，如图1所示，即类别1标签的哈希值为1、4、9，则对应的时隙置“1”，据此，若同时检测到1、4、9时隙为1，则证明类别1存在；
阅读器进行类别处理：阅读器发出包含三个哈希种子r1,r2,r3和时隙帧的帧长的询问信息，标签收到询问信息后利用三个哈希种子和自身的类别ID做三次哈希，在对应时隙回复，阅读器根据收到的信息和事先做的全集哈希值一一比较筛选，得出哪些类别标签存在于自身的阅读范围内，将这些类别标签放入集合S中；
阅读器构建每类标签的矢量表：阅读器对集合S中的每类标签利用哈希种子r4进行哈希并构建矢量表A，矢量表A中时隙设定为“0”表示冲突，即此时隙为冲突时隙；时隙设定为“1”表示不冲突，即此时隙为单一时隙，针对哈希后矢量表A中时隙为“0”的标签，再次利用哈希种子r5进行哈希，构建矢量表B：0,1,2,3…m，其中0表示此标签在利用哈希种子r4所得哈希值对应时隙回复，1表示标签在f1+1时隙回复，2表示标签在f1+2时隙回复，依次类推，m表示标签在f1+m时隙回复，其中f1为利用哈希种子r4哈希后的最大值，设f为f1+m，如图2所示；
阅读器确认每类别中的标签：阅读器将矢量表A,B及两个哈希种子r4,r5和f1,f同时发送给标签，标签首先利用r4和自身ID的哈希值在矢量表A中找到对应时隙，看是“0”还是“1”，若为“1”则等待时隙时间到来时，回复1bit信息“1”，然后进入休眠；若为“0”，则利用种子r5和自身ID再次哈希同时参照矢量表B的信息，在对应时隙回复，如图3所示，表示二次哈希后标签根据矢量表B重新选择时隙；
阅读器统计信息上报给后台服务器：当确认完每类标签信息后，阅读器上报给后台服务器，服务器进行整理归类，及时生成统计表，方便查询管理。

Claims (1)

1.一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别方法，其特征在于包括以下步骤：
阅读器首先对所有标签的类别ID进行哈希算法处理，每个类别的标签得到相同的哈希值，作为参考结果储存起来，得到的哈希值为时隙帧中对应的时隙编号；
阅读器进行类别处理：阅读器发出包含三个哈希种子r1,r2,r3和时隙帧的帧长的询问信息，标签收到询问信息后利用三个哈希种子和自身的类别ID做三次哈希，在对应时隙回复，阅读器根据收到的信息和事先做的全集哈希值一一比较筛选，得出哪些类别标签存在于自身的阅读范围内，将这些类别标签放入集合S中；
阅读器构建每类标签的矢量表：阅读器对集合S中的每类标签利用哈希种子r4进行哈希并构建矢量表A，矢量表A中设定为“0”的时隙为冲突时隙；设定为“1”的时隙为单一时隙，针对哈希后矢量表A中时隙为“0”的标签，再次利用哈希种子r5进行哈希，构建矢量表B：0,1,2,3…m，其中0表示此标签在利用哈希种子r4所得哈希值对应时隙回复，1表示标签在f1+1时隙回复，2表示标签在f1+2时隙回复，依次类推，m表示标签在f1+m时隙回复，其中f1为利用哈希种子r4哈希后的最大值，设f为f1+m；
阅读器确认每类别中的标签：阅读器将矢量表A,B及两个哈希种子r4,r5和f1,f同时发送给标签，标签首先利用r4和自身ID的哈希值在矢量表A中找到对应时隙，看是“0”还是“1”，若为“1”则等待时隙时间到来时，回复1bit信息“1”，然后进入休眠；若为“0”，则利用种子r5和自身ID再次哈希同时参照矢量表B的信息，在对应时隙回复；
阅读器统计信息上报给后台服务器：当确认完每类标签信息后，阅读器上报给后台服务器，服务器进行整理归类，及时生成统计表，方便查询管理。
CN201510217737.3A 2015-04-30 2015-04-30 一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议 Active CN104794508B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510217737.3A CN104794508B (zh) 2015-04-30 2015-04-30 一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510217737.3A CN104794508B (zh) 2015-04-30 2015-04-30 一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104794508A CN104794508A (zh) 2015-07-22
CN104794508B true CN104794508B (zh) 2017-11-07

Family

ID=53559295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510217737.3A Active CN104794508B (zh) 2015-04-30 2015-04-30 一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104794508B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105654157A (zh) * 2015-12-30 2016-06-08 南京理工大学 一种基于超高频射频识别读写器的酒店管理系统
CN108446825A (zh) * 2018-02-09 2018-08-24 深圳市诺丰泰智能科技有限公司 一种酒店用品管理方法和系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000339220A (ja) * 1999-05-27 2000-12-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> キャッシュブロック予約方法およびキャッシュブロック予約機能付きコンピュータシステム
CN101329719A (zh) * 2008-08-01 2008-12-24 西安西电捷通无线网络通信有限公司 一种适合于同类电子标签的匿名认证方法
CN104166867A (zh) * 2014-08-13 2014-11-26 北京邮电大学 一种多hash函数多帧耦合型rfid防碰撞(mhmfg)算法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6978036B2 (en) * 1998-07-31 2005-12-20 Digimarc Corporation Tamper-resistant authentication techniques for identification documents

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000339220A (ja) * 1999-05-27 2000-12-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> キャッシュブロック予約方法およびキャッシュブロック予約機能付きコンピュータシステム
CN101329719A (zh) * 2008-08-01 2008-12-24 西安西电捷通无线网络通信有限公司 一种适合于同类电子标签的匿名认证方法
CN104166867A (zh) * 2014-08-13 2014-11-26 北京邮电大学 一种多hash函数多帧耦合型rfid防碰撞(mhmfg)算法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于自适应分组的帧时隙ALOHA 算法;魏静等;《计算机技术与发展》;20121130;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104794508A (zh) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106650530B (zh) 适用于rfid系统的增强型四叉树防碰撞算法
La Porta et al. Anticollision protocols for single-reader RFID systems: Temporal analysis and optimization
Liu et al. Efficient unknown tag identification protocols in large-scale RFID systems
Shahzad et al. Probabilistic optimal tree hopping for RFID identification
Wu et al. Efficient framed slotted Aloha protocol for RFID tag anticollision
CN103761494A (zh) 一种识别rfid系统丢失标签的方法和系统
CN102004895B (zh) 基于碰撞预检的时隙扫描防碰撞方法
CN104794508B (zh) 一种用于洗涤系统信息及时上报的标签快速识别协议
CN1877619A (zh) 一种分散式存储物品的跟踪管理系统及其管理方法
CN101901424A (zh) 一种制服管理系统
CN102663458A (zh) 一种应用软件实现的多核uhf rfid读写器
Liu et al. Time efficient tag searching in large-scale RFID systems: A compact exclusive validation method
Liu et al. Fast RFID polling protocols
CN101324916B (zh) 用于rfid系统的标签识别防碰撞方法
CN106372831A (zh) 一种基于射频识别技术的仓库货物统计控制系统
Bagnato et al. Performance analysis of anti-collision protocols for RFID systems
CN109189718A (zh) 一种支持多种网络接口的套接字组件及方法
CN106033553A (zh) 物品清点系统、物品清点处理方法及装置
CN101866412A (zh) 一种应用于物联网的标签数据读取设备及读取方法
CN102663332B (zh) 一种用于rfid系统中的多标签防碰撞引导式识别方法
CN112654026A (zh) 数据获取方法、智能设备、基站及服务器
CN203149644U (zh) 计算机文件管理系统
Maselli et al. Dynamic tag estimation for optimizing tree slotted aloha in RFID networks
Guo et al. A priority-based tag identification protocol for the large-scale RFID system
Xinqing et al. Evaluating the energy consumption of RFID tag collision resolution protocols

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant