CN107526988A - 一种远距离射频识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远距离射频识别方法，其中，包括：步骤1、识别设备首先设置一个Q值；步骤2、被识别设备接收到Q值后，从0‑2^Q之间随机的挑选一个数X，等待X乘以时隙发送响应数据到识别设备，X为0的设备首先发送响应数据；如果识别设备能够收到响应数据，返回成功命令给被识别设备；步骤3、被识别设备收到成功命令后，发送本设备唯一标识；步骤4、识别设备收到响应标识号后，发送命令使发送本设备唯一标识的被识别设备不再响应Q值广播；步骤5、识别设备广播X减1命令；步骤6、其他被识别设备收到X减1广播后，把自己的随机数X减1，这时X值为1的被识别设备，变为值为0，继续发送命令，重复步骤3到步骤6，直到所有被识别设备都可以识别到。

Description

一种远距离射频识别方法
技术领域
本发明涉及远距离射频识别技术，特别是一种远距离射频识别方法。
背景技术
随着射频识别技术的不断发展，射频识别已融入到了人们的生活，从短距离的NFC刷卡，到长距离的区域化远程抄表系统，射频识别技术应用越来越广。射频识别技术有其优势，但是也存在着问题，由于射频技术采用无线传输方式，当距离逐渐扩大，如达到100米时候，就很容易在同一地理范围内覆盖多个被识别设备，被识别设备同时发送数据时，射频识别信号之间会产生干扰，并且现有的射频技术传输距离越远，传输速率越低，导致一个系统中，单识别设备对多被识别设备的数据传输必须要采取软件逻辑上的退避算法。
发明内容
本发明一种远距离射频识别方法，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种远距离射频识别方法，其中，包括：步骤1、识别设备首先设置一个Q值，Q值表示把一段时间分隔成2的Q次方个时隙；步骤2、被识别设备接收到Q值后，从0-2^Q之间随机的挑选一个数X，等待X乘以时隙发送响应数据到识别设备，X为0的设备首先发送响应数据；如果识别设备能够收到响应数据，返回成功命令给被识别设备；步骤3、被识别设备收到成功命令后，发送本设备唯一标识；步骤4、识别设备收到响应标识号后，发送命令使发送本设备唯一标识的被识别设备不再响应Q值广播；步骤5、识别设备广播X减1命令；步骤6、其他被识别设备收到X减1广播后，把自己的随机数X减1，这时X值为1的被识别设备，变为值为0，继续发送命令，重复步骤3到步骤6，直到所有被识别设备都可以识别到。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，一个时隙为500毫秒。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，步骤2中，Q为4，时隙为500毫秒，X在0-15之间取值，X为3的设备等待1500毫秒发送，X为0的设备直接发送。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，识别设备与被识别设备之间超时通信过程为：步骤7、识别设备首先设置一个Q1值，Q1值代表把一段时间分隔成2^Q1个时隙；步骤8、被识别设备接收到Q1值后，从0-2^Q1之间随机的挑选一个数X1，等待X1乘以时隙时间后，发送响应数据到发起设备；步骤9、识别设备在一个时隙时间后没有收到数据，返回Q1值减一个步长值的命令；步骤10、被识别设备收到步骤9命令后，把Q1值减步长值，并重新随机生成X1，X1为0的设备发送响应数据。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，识别设备在一个时隙时间后没有收到数据，返回Q1值减一个步长值，步长范围0.1-0.5命令。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，识别设备与被识别设备之间冲突通信过程为：步骤12、识别设备首先设置一个Q2值，Q2值代表把一段时间分隔成2^Q2个时隙；步骤13、被识别设备接收到Q2值后，从0-2^Q2之间随机的挑选一个数X2，等待X2乘以时隙时间后，发送响应数据到发起设备，X2为0的设备首先发送响应数据；步骤14、识别设备在一个时隙时间后收到多个被识别设备发送的数据，返回Q2值增一个步长值的命令；步骤15、被识别设备收到步骤14命令后，把Q2值增加步长值，并重新随机生成X，X为0的设备发送响应数据，
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，Q2值为4，时隙为500毫秒，X2在0-15之间取值，X2为3的设备等待1500毫秒发送，X2为0的设备直接发送；识别设备在一个时隙时间后收到多个被识别设备发送的数据，步长范围0.1-0.5命令。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，如果识别设备无法在一个时隙中收到响应数据，说明没有被识别设备命中该时隙，Q值减一个范围为0.1-0.5的值，识别设备继续发送Q值。被识别设备重新随机生成随机数X值，重复步骤2，直到结束。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，步骤8、如果识别设备在一个时隙中同时收到多个响应数据，说明本时隙有多个设备响应，Q值加一个范围为0.1-0.5的值，识别设备继续发送Q值到被识别设备，被识别设备重新随机生成Q值，重复步骤2，直到结束。
根据本发明的远距离射频识别方法的一实施例，其中，识别设备与被识别设备所采用的物理层通讯方式为远距离射频通讯方法，最小距离为100米。
本发明的远距离射频识别方法，应用一套新的防冲突退避算法，解决了多个被识别设备同时识别的问题。本发明的有益效果为：针对目前基于射频通信技术的特点和限制。充分利用退避算法的特点，使系统可应用于具有较多被识别设备在大地理范围同时使用的问题。能够提供一种方法，在距离大于100米小于2千米的范围呢，使识别设备能够同时识别多个被识别设备，该系统能够应用于低频到超高频的多种物联网通信场景。目前远距离的射频技术市场正处于上升期，拥有一套能够支持同时识别多个设备的通信协议将会为远距离射频通信带来长远的发展。
附图说明
图1所示为本发明一种远距离射频识别系统的框架图；
图2所示为本发明一种远距离射频识别方法及系统的退避算法正常情况下的交互图；
图3所示为本发明一种远距离射频识别方法及系统的退避算法接收超时情况下的交互图；
图4所示为本发明一种远距离射频识别方法及系统的退避算法接收冲突情况下的交互图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为本发明一种远距离射频识别系统的框架图，如图1所示，本发明一种远距离射频识别系统包括多个被识别设备1和一个识别设备2，识别设备2收集被识别设备1信息的设备，两种设备的物理层都可采用远距离通信模块，例如LoRa通信模块。
如图1所示，本发明的一种远距离射频识别方法及系统，被识别设备1：包括射频识别通信模块和能够实现所述协议的软件协议，在一个系统中，被识别设备1有多个。识别设备2：包括射频识别通信模块和能够实现本文所论述协议的软件协议，在一个系统中，识别设备2为一个。
如图1所示，识别设备2和被识别设备1之间物理层的通信必须采用同一种通信方式，例如设备可以外接LoRa通信模块。
图2所示为本发明一种远距离射频识别方法及系统的退避算法正常情况下的交互图，如图2所示，识别设备2与被识别设备1之间正常通信过程为：
(1)识别设备首先设置一个Q值，Q值代表把一段时间分隔成2^Q个时隙，例如，一个时隙为500毫秒。通过LoRa通信模块把Q值发送给被识别设备；
(2)被识别设备接收到Q值后，从0-2^Q之间随机的挑选一个数X，等待X乘以时隙时间后，发送响应数据到发起设备，X为0的设备首先发送响应数据，例如Q为4，时隙为500毫秒，X在0-15之间取值，X为3的设备等待1500毫秒发送，X为0的设备直接发送；
(3)识别设备收到数据后，返回成功接收命令；
(4)对应被识别设备收到成功命令后，发送本设备唯一标识，其他被识别设备不发送数据；
(5)识别设备得到标识后，表明已经可以确认此设备，发送状态改变命令，使被识别到的设备不再响应Q值广播，其他设备不响应此信号。
(6)之后，识别设备发送X减1命令，其他被识别设备收到命令后X值减1，X为0设备发送数据，后续过程类似步骤3到6，直到Q为0。
图3所示为本发明一种远距离射频识别方法及系统的退避算法接收超时情况下的交互图，如图3所示，识别设备与被识别设备之间超时通信过程为：
(7)识别设备首先设置一个Q值，Q值代表把一段时间分隔成2^Q个时隙，例如，一个时隙为500毫秒。通过LoRa把Q值发送给被识别设备；
(8)被识别设备接收到Q值后，从0-2^Q之间随机的挑选一个数X，等待X乘以时隙时间后，发送响应数据到发起设备，X为0的设备首先发送响应数据，例如Q为4，时隙为500毫秒，X在0-15之间取值，X为3的设备等待1500毫秒发送，X为0的设备直接发送；
(9)识别设备在一个时隙时间后没有收到数据，返回Q值减一个步长值，步长范围0.1-0.5命令；
(10)被识别设备收到步骤9所示命令后，把Q值减步长值，并重新随机生成X，X为0的设备发送响应数据，例如原来Q值为4，步长为0.3，出现一次冲突后变为3.7，但3.7四舍五入后扔为4，还是从0-15中间选X，当再次出现冲突，值变为3.4，Q值变为3，X便从0-7中选。
(11)如果没有出现超时或冲突，步骤如图2通信过程所示。
图4所示为本发明一种远距离射频识别方法及系统的退避算法接收冲突情况下的交互图，如图4所示，识别设备与被识别设备之间冲突通信过程为：
(12)识别设备首先设置一个Q值，Q值代表把一段时间分隔成2^Q个时隙，例如，一个时隙为500毫秒。通过LoRa把Q值发送给被识别设备；
(13)被识别设备接收到Q值后，从0-2^Q之间随机的挑选一个数X，等待X乘以时隙时间后，发送响应数据到发起设备，X为0的设备首先发送响应数据，例如Q为4，时隙为500毫秒，X在0-15之间取值，X为3的设备等待1500毫秒发送，X为0的设备直接发送；
(14)识别设备在一个时隙时间后收到多个被识别设备发送的数据，返回Q值增一个步长值，步长范围0.1-0.5命令；
(15)被识别设备收到步骤3所示命令后，把Q值增加步长值，并重新随机生成X，X为0的设备发送响应数据，例如原来Q值为4，步长为0.3，出现一次冲突后变为4.3，但4.3四舍五入后扔为4，还是从0-15中间选X，当再次出现冲突，值变为4.6，Q值变为5，X便从0-31中选。
(16)如果没有出现超时或冲突，步骤如图2通信过程所示。
本发明的远距离射频识别方法，应用一套新的防冲突退避算法，解决了多个被识别设备同时识别的问题。本发明的有益效果为：针对目前基于射频通信技术的特点和限制。充分利用退避算法的特点，使系统可应用于具有较多被识别设备在大地理范围同时使用的问题。能够提供一种方法，在距离大于100米小于2千米的范围呢，使识别设备能够同时识别多个被识别设备，该系统能够应用于低频到超高频的多种物联网通信场景。目前远距离的射频技术市场正处于上升期，拥有一套能够支持同时识别多个设备的通信协议将会为远距离射频通信带来长远的发展。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种远距离射频识别方法，其特征在于，包括：
步骤1、识别设备首先设置一个Q值，Q值表示把一段时间分隔成2的Q次方个时隙；
步骤2、被识别设备接收到Q值后，从0-2^Q之间随机的挑选一个数X，等待X乘以时隙发送响应数据到识别设备，X为0的设备首先发送响应数据；如果识别设备能够收到响应数据，返回成功命令给被识别设备；
步骤3、被识别设备收到成功命令后，发送本设备唯一标识；
步骤4、识别设备收到响应标识号后，发送命令使发送本设备唯一标识的被识别设备不再响应Q值广播；
步骤5、识别设备广播X减1命令；
步骤6、其他被识别设备收到X减1广播后，把自己的随机数X减1，这时X值为1的被识别设备，变为值为0，继续发送命令，重复步骤3到步骤6，直到所有被识别设备都可以识别到。
2.如权利要求1所述的远距离射频识别方法，其特征在于，一个时隙为500毫秒。
3.如权利要求1所述的远距离射频识别方法，其特征在于，步骤2中，Q为4，时隙为500毫秒，X在0-15之间取值，X为3的设备等待1500毫秒发送，X为0的设备直接发送。
4.如权利要求1所述的远距离射频识别方法，其特征在于，
识别设备与被识别设备之间超时通信过程为：
步骤7、识别设备首先设置一个Q1值，Q1值代表把一段时间分隔成2^Q1个时隙；
步骤8、被识别设备接收到Q1值后，从0-2^Q1之间随机的挑选一个数X1，等待X1乘以时隙时间后，发送响应数据到发起设备；
步骤9、识别设备在一个时隙时间后没有收到数据，返回Q1值减一个步长值的命令；
步骤10、被识别设备收到步骤9命令后，把Q1值减步长值，并重新随机生成X1，X1为0的设备发送响应数据。
5.如权利要求4所述的远距离射频识别方法，其特征在于，识别设备在一个时隙时间后没有收到数据，返回Q1值减一个步长值，步长范围0.1-0.5命令。
6.如权利要求1所述的远距离射频识别方法，其特征在于，
识别设备与被识别设备之间冲突通信过程为：
步骤12、识别设备首先设置一个Q2值，Q2值代表把一段时间分隔成2^Q2个时隙；
步骤13、被识别设备接收到Q2值后，从0-2^Q2之间随机的挑选一个数X2，等待X2乘以时隙时间后，发送响应数据到发起设备，X2为0的设备首先发送响应数据；
步骤14、识别设备在一个时隙时间后收到多个被识别设备发送的数据，返回Q2值增一个步长值的命令；
步骤15、被识别设备收到步骤14命令后，把Q2值增加步长值，并重新随机生成X，X为0的设备发送响应数据。
7.如权利要求6所述的远距离射频识别方法，其特征在于，
Q2值为4，时隙为500毫秒，X2在0-15之间取值，X2为3的设备等待1500毫秒发送，X2为0的设备直接发送；识别设备在一个时隙时间后收到多个被识别设备发送的数据，步长范围0.1-0.5命令。
8.如权利要求1所述的远距离射频识别方法，其特征在于，
如果识别设备无法在一个时隙中收到响应数据，说明没有被识别设备命中该时隙，Q值减一个范围为0.1-0.5的值，识别设备继续发送Q值。被识别设备重新随机生成随机数X值，重复步骤2，直到结束。
9.如权利要求1所述的远距离射频识别方法，其特征在于，
步骤8、如果识别设备在一个时隙中同时收到多个响应数据，说明本时隙有多个设备响应，Q值加一个范围为0.1-0.5的值，识别设备继续发送Q值到被识别设备，被识别设备重新随机生成Q值，重复步骤2，直到结束。
10.如权利要求1所述的远距离射频识别方法，其特征在于，识别设备与被识别设备所采用的物理层通讯方式为远距离射频通讯方法，最小距离为100米。
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