CN106650536B - 一种抗捕获rfid多标签识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗捕获RFID多标签识别方法，所述抗捕获RFID多标签识别方法根据标签数量和捕获发生的概率，计算捕获发生的情况，然后再对标签进行识别；只在标签识别的初始阶段和完成标签识别时进行抗捕获处理。本发明针对RFID系统多标签识别基本过程和捕获原理，给出了一种简单高效的抗捕获RFID多标签识别方法，在不影响RFID多标签识别效率的情况下，解决了RFID多标签识别过程中发生的捕获问题。本发明提出了新的处理标签捕获的方法，即延迟处理方法；对原算法识别性能没有造成损失，识别效率达到50％以上；实施简单，对原算法识别过程和应用实施，没有明显影响。

Description

一种抗捕获RFID多标签识别方法

技术领域

本发明属于射频识别技术领域，尤其涉及一种抗捕获RFID多标签识别方法。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术，是一种具有实时、快速、准确采集等特点的自动识别技术。RFID系统采用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目标对象的目的。在RFID系统中，由于响应标签能量差异、天线方向、距离远近等原因，阅读器收到标签响应信号的强弱存在差距，较强的信号可能掩盖较弱的信号，即强信号捕获弱信号。因而，阅读器只能接收到较强标签信号，完成较强信号标签的识别，而信号较弱的标签无法得到成功识别。所以需要在RFID多标签识别过程中，采取抗捕获方法解决捕获问题，确保所有标签的完全识别。通常方法是在现有RFID多标签识别方法基础上，引入抗捕获机制，形成抗捕获RFID多标签识别方法。目前，解决捕获问题的RFID多标签识别方法主要有两种：一是基于查询树算法(QT)的抗捕获算法(GQT)，另一种是基于二进制树算法(BT)的抗捕获算法(GBT)。QT算法：采用的是诸位前缀扩充搜索识别方式。阅读器以二进制前缀作为参数发送查询命令。收到命令的待识别标签，将前缀与自己编号的前面部分进行匹配。如果匹配一致，则发送自己的标签编号响应阅读器的请求。如果匹配不一致，则不做任何操作。阅读器收到标签的响应中如果没有发生碰撞，则识别到一个标签，并取新前缀，继续查询。如果发生碰撞，则在当前前缀后面分别附加0和1，形成两个新前缀，等待后续查询。BT算法：采用的是计数器计数分类搜索识别方法。每个标签配有计数器，计数器初始值为均0.在标签识别过程中，计时器为0的标签响应阅读器的请求。如果发生碰撞，则本次响应的标签随机生成0或1，并加到各自的计数器上。其它未参与本次响应的未识别标签的计时器均加1.如果没有发生碰撞，则阅读器识别到一个标签，并发信号通知其休眠。其余未被识别的标签的计时器均减1。GQT算法：在阅读器成功识别到标签后，继续进行前缀的0和1扩充(记为GQT-1)或者再次广播当前前缀(记为GQT-2)以确认是否有被捕获标签，如果有标签响应，则对被捕获标签进行识别。GQT算法的其余识别过程与QT算法一致。GBT算法：在阅读器端设置延时标志和计数器，在识别到标签后，如果发生捕获，则将阅读器计数器的值赋给被捕获标签，也就是保持被捕获标签计数器的值不变，使其能够继续参加后续响应。GBT算法的其余识别过程与BT算法一致。由于在RFID多标签识别过程中，阅读器并无法感知捕获效应的发生，因此，上述抗捕获处理方法(GQT和GBT)中，阅读器必须在完成每一个标签识别的时候都进行捕获的处理，以确保标签的完全识别。但是，在RFID标签识别中，捕获效应发生的概率较低，发生的次数远远低于标签的数量。因此上述抗捕获方法的识别效率较低，系统的时间开销、通信开销都较大，系统复杂度也较高。

综上所述，在RFID标签识别中的抗捕获方法的识别效率较低，系统的时间开销、通信开销都较大，系统复杂度也较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗捕获RFID多标签识别方法，旨在解决在RFID标签识别中的抗捕获方法的识别效率较低，系统的时间开销、通信开销都较大，系统复杂度也较高的问题。

本发明是这样实现的，一种抗捕获RFID多标签识别方法，所述抗捕获RFID多标签识别方法根据标签数量和捕获发生的概率，计算捕获发生的情况，然后再对标签进行识别；只在标签识别的初始阶段和完成标签识别时进行抗捕获处理。

进一步，所述抗捕获RFID多标签识别方法阅读器对标签集合T＝{t1、t2、t3、t4、……、tn}中的标签进行识别，其中n为集合中的标签数量，p为识别过程中发生捕获的概率，完成标签进行识别的过程如下：

(1)counter＝0；计算发生捕获的被捕获标签集合数量，初始为0；

(2)m＝n；初始识别域或被捕获标签集合中标签数量，初始为标签数量n；

(3)m＝m*p；计算捕获标签集合中的标签数量；

(4)counter＝counter+1；捕获标签集合数量加1；

(5)如果m大于1，则转(3)执行；否则转(6)执行；

(6)将counter个空串压入堆栈，然后按照CT算法开始标签识别。

(7)阅读器按照CT算法发送查询命令及前缀，对识别域中的标签进行查询；

(8)待识别标签按照CT算法进行响应，收到命令的待识别标签将前缀与自己的编号进行匹配；如果一致，则发送编号匹配后剩余部分，以响应阅读器的查询；如果不匹配，则不做任何响应；

(9)阅读器接收标签的响应，如果检测到发生碰撞，则识别失败，阅读器根据CT算法更新前缀；如果没有检测到发生碰撞，阅读器正确识别到一个标签。如果在识别过程中，发生捕获，阅读器不对捕获标签进行任何处理；被捕获标签自动进入被捕获标签集合；

(10)阅读器没有收到标签响应，则counter＝counter-1；

(11)如果counter小于0，则结束标签识别；否则转(7)执行。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述抗捕获RFID多标签识别方法的RFID标签识别系统。

本发明提供的抗捕获RFID多标签识别方法，基于碰撞树算法(CT)进行RFID多标签识别的防碰撞处理。CT算法采用的是动态前缀扩充搜索识别方式。阅读器以二进制前缀作为参数发送查询命令。收到命令的待识别标签，将前缀与自己编号的前面部分进行匹配。如果匹配一致，则发送自己标签编号匹配后的剩余部分，以响应阅读器的请求。如果匹配不一致，则不做任何操作。阅读器收到标签的响应中如果没有发生碰撞，则识别到一个标签，并取新前缀，继续查询。如果发生碰撞，则根据碰撞发生的位置，形成两个新前缀，等待后续查询。本发明基于CT算法，称之为GCT算法；放弃了GQT和GBT方法中对捕获效应即时处理的方式，采用一种新的处理方法，以提高RFID多标签识别的效率。阅读器首先根据标签数量和捕获发生的概率，计算捕获发生的情况，然后再对标签进行识别。本发明只是在标签识别的初始阶段和完成标签识别时进行抗捕获处理。标签识别的工作主体上仍然按照CT算法进行，阅读器和标签在其一般工作过程中不需要进行抗捕获处理。在RFID多标签识别过程中引入抗捕获方法，以达到标签的完全识别。本发明针对RFID系统多标签识别基本过程和捕获原理，给出了一种简单高效的抗捕获RFID多标签识别方法，在不影响RFID多标签识别效率的情况下，解决了RFID多标签识别过程中发生的捕获问题。本发明提出了新的处理标签捕获的方法，即延迟处理方法；对原算法识别性能没有造成损失，识别效率达到50％以上；实施简单，对原算法识别过程和应用实施，没有明显影响。

附图说明

图1是本发明实施例提供的抗捕获RFID多标签识别方法流程图。

图2是本发明实施例提供的时间复杂度优势示意图。

图3是本发明实施例提供的识别效率优势示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明放弃了GQT和GBT方法中对捕获效应即时处理的方式，采用一种新的处理方法，以提高RFID多标签识别的效率。阅读器首先根据标签数量和捕获发生的概率，计算捕获发生的情况，然后再对标签进行识别。本发明只是在标签识别的初始阶段和完成标签识别时进行抗捕获处理。标签识别的工作主体上仍然按照CT算法进行，阅读器和标签在其一般工作过程中不需要进行抗捕获处理。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的抗捕获RFID多标签识别方法包括以下步骤：

S101：计算发生捕获的被捕获标签集合数量，初始为0；

S102：m＝n；初始识别域或被捕获标签集合中标签数量，初始为标签数量n；

S103：m＝m*p；计算捕获标签集合中的标签数量；

S104：counter＝counter+1；捕获标签集合数量加1；

S105：如果m大于1，则转S103执行；否则转S106执行；

S106：将counter个空串压入堆栈，然后按照CT算法开始标签识别；

S107：阅读器按照CT算法发送查询命令及前缀，对识别域中的标签进行查询；

S108：待识别标签按照CT算法进行响应。收到命令的待识别标签将前缀与自己的编号进行匹配。如果一致，则发送编号匹配后剩余部分，以响应阅读器的查询。如果不匹配，则不做任何响应；

S109：阅读器接收标签的响应，如果检测到发生碰撞，则识别失败，阅读器根据CT算法更新前缀。如果没有检测到发生碰撞，阅读器正确识别到一个标签。如果在识别过程中，发生捕获，阅读器不对捕获标签进行任何处理。被捕获标签自动进入被捕获标签集合。

S110：阅读器没有收到标签响应，则counter＝counter-1；

S111：如果counter小于0，则结束标签识别；否则转S107执行。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述

实施例1：

如阅读器对标签集合T＝{t1、t2、t3、t4、……、tn}中的标签进行识别，其中n为集合中的标签数量，p为识别过程中发生捕获的概率，则本发明方法完成标签进行识别的主要过程如下：

(1)counter＝0；计算发生捕获的被捕获标签集合数量，初始为0；

(2)m＝n；初始识别域或被捕获标签集合中标签数量，初始为标签数量n；

(3)m＝m*p；计算捕获标签集合中的标签数量；

(4)counter＝counter+1；捕获标签集合数量加1；

(5)如果m大于1，则转(3)执行；否则转(6)执行；

(6)将counter个空串压入堆栈，然后按照CT算法开始标签识别。

(7)阅读器按照CT算法发送查询命令及前缀，对识别域中的标签进行查询；

(8)待识别标签按照CT算法进行响应。收到命令的待识别标签将前缀与自己的编号进行匹配。如果一致，则发送编号匹配后剩余部分，以响应阅读器的查询。如果不匹配，则不做任何响应。

(9)阅读器接收标签的响应。如果检测到发生碰撞，则识别失败，阅读器根据CT算法更新前缀。如果没有检测到发生碰撞，阅读器正确识别到一个标签。如果在识别过程中，发生捕获，阅读器不对捕获标签进行任何处理。被捕获标签自动进入被捕获标签集合。

(10)阅读器没有收到标签响应，则counter＝counter-1；

(11)如果counter小于0，则结束标签识别；否则转(7)执行。

下面结合性能分析对本发明的应用效果作详细的描述。

为了保证标签的完全识别，不出现漏读的现象。GQT算法和GBT算法都采用了重复查询的方式，对捕获进行即时处理。这样，无论捕获发生与否，以及发生的数量。阅读器都会进行n次查询，以确保没有捕获标签丢失。所以，GQT算法和GBT算法的识别效率较低，对QT算法和BT算法的识别过程和识别性能影响较大。而本发明，即GCT算法，针对CT算法的识别过程和特征，采用了一种新的处理方法，不会影响CT算法的基本过程。同时，无论是对初始识别域中标签还是对发生捕获的被捕获域中的标签进行识别，其识别处理都遵循了CT算法的基本过程。所以，本发明方法对CT算法本身识别性能几乎没有影响，识别效率远远高于GQT算法和GBT算法。

图2给出了本发明方法在RFID多标签识别过程中的时间复杂度优势。本发明方法中，阅读器平均2次查询就能正确识别到一个标签，同时保证了标签的完全识别。而其它几种方法需要更多的查询次数，才能完成标签的识别，确保没有标签因捕获而漏读。

图3给出了本发明方法在RFID多标签识别过程中的识别效率优势。本发明方法的标签识别效率始终处于50％以上，远远优于其它几种抗捕获算法。

本发明提出的抗捕获RFID多标签识别方法，识别性能远优于同类算法；识别效率高，性能稳定，保持了原识别算法的识别性能优势和特征；实施控制简单，实用性强，对源算法主体识别过程和应用实施没有影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种抗捕获RFID多标签识别方法，其特征在于，所述抗捕获RFID多标签识别方法根据标签数量和捕获发生的概率，计算捕获发生的情况，然后再对标签进行识别；只在标签识别的初始阶段和完成标签识别时进行抗捕获处理；所述抗捕获RFID多标签识别方法阅读器对标签集合T＝{t1、t2、t3、t4、……、tn}中的标签进行识别，其中n为集合中的标签数量，p为识别过程中发生捕获的概率，完成标签进行识别的过程如下：

(1)counter＝0；计算被捕获标签集合数量，初始为0；

(2)m＝n；初始识别域或被捕获标签集合中标签数量，初始为标签数量n；

(3)m＝m*p；计算被捕获标签集合中的标签数量；

(4)counter＝counter+1；被捕获标签集合数量加1；

(5)如果m大于1，则转(3)执行；否则转(6)执行；

(6)将counter个空串压入堆栈，然后按照CT算法开始标签识别；(7)阅读器按照CT算法发送查询命令及前缀，对识别域中的被捕获标签集合进行查询；

(8)待识别标签按照CT算法进行响应，收到命令的待识别标签将前缀与自己的编号进行匹配；如果一致，则发送编号匹配后剩余部分，以响应阅读器的查询；如果不匹配，则不做任何响应；

(9)阅读器接收标签的响应，如果检测到发生碰撞，则识别失败，阅读器根据CT算法更新前缀；如果没有检测到发生碰撞，阅读器正确识别到一个标签；如果在识别过程中，发生捕获，阅读器不对捕获标签进行任何处理；被捕获标签自动进入被捕获标签集合；

(10)阅读器没有收到标签响应，则counter＝counter-1；

(11)如果counter小于0，则结束标签识别；否则转(7)执行。

2.一种应用权利要求1所述抗捕获RFID多标签识别方法的RFID标签识别系统。