CN107844724B - 一种多标签防碰撞方法、读写器及存储装置 - Google Patents

一种多标签防碰撞方法、读写器及存储装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多标签防碰撞方法，该方法包括读写器接收标签的回复信息；读写器在确认接收回复信息之后，广播第一分裂命令，以使得接收到第一分裂命令的时隙计数器值为一的标签其内的时隙计数器值变更为一个随机数，同时接收到第一分裂命令的其他标签其内的时隙计数器值不变。通过上述方式，本发明能够提高碰撞标签的处理速率。

Description

一种多标签防碰撞方法、读写器及存储装置
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，特别是涉及一种多标签防碰撞方法、读写器及存储装置。
背景技术
射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术是一种以无线射频通信为媒介，通过射频信号的空间耦合实现非接触式自动识别的技术；射频识别系统的核心部件有读写器和电子标签。RFID技术具有无接触、精度高、抗干扰、速度快以及适应环境能力强等显著优点，可广泛应用于诸如物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、资产管理以及国防军事等领域。
RFID技术一个主要优点就是多目标识别，但是正因为可以多目标识别，在系统工作的时候，读写器周围可能会有多个电子标签同时存在，如果有两个或者两个以上的电子标签同时发送数据时候会出现通信冲突、数据相互干扰碰撞。为了防止这些冲突的产生，射频识别系统中需要设置一定的相关算法，解决这种数据冲突问题，这些算法被称为防碰撞算法。现有的防碰撞算法主要有基于Aloha的算法，又称为随机性算法；基于树的算法，又称为确定性算法；混合算法，将基于Aloha的算法和基于树的算法相结合而产生的一种算法。但是，本发明的发明人在长期的研发中发现，现有算法没有标签碰撞等级划分，一旦发现标签碰撞，即认定标签发生100％的理想碰撞，没有碰撞纠错机制，导致有些误碰撞或是反复碰撞的标签不断进行优化，反而陷入死循环；现有算法优化流程繁复统一，流程随机，没有等级层次划分，所有碰撞都执行同一流程，效率低下。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种多标签防碰撞方法、读写器及存储装置，能够提高碰撞标签的处理速率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多标签防碰撞方法，该方法包括：读写器接收标签的回复信息；读写器在确认接收回复信息之后，广播第一分裂命令，以使得接收到第一分裂命令的时隙计数器值为一的标签其内的时隙计数器值变更为一个随机数，同时接收到第一分裂命令的其他标签其内的时隙计数器值不变。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种读写器，该读写器包括处理器和通信电路，处理器耦接通信电路，在工作时执行指令，以配合通信电路实现上述的多标签防碰撞方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种具有存储功能的装置，所述装置存储有程序，所述程序被执行时实现上述的多标签防碰撞方法。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种多标签防碰撞方法，该方法中读写器在确认接收到标签的回复信息之后，向剩余标签广播第一分裂命令，剩余标签接收到第一分裂命令，其中，时隙计数器值为一的标签其内的时隙计数器值变更为一个随机数，而其他标签其内的时隙计数器值不变。通过这种方式，既能够缩短标签的响应时间，还能够对剩余标签的时隙进行分裂，降低出现标签碰撞的概率，进而提高碰撞标签的处理速率。
附图说明
图1是本发明多标签防碰撞方法一实施方式的流程示意图；
图2是本发明多标签防碰撞方法一实施方式的流程示意图；
图3是本发明读写器一实施方式的结构示意图；
图4是本发明存储装置一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
请参阅图1，图1是本发明多标签防碰撞方法一实施方式的流程示意图。本实施方式提供一种多标签防碰撞方法，该方法是基于动态分散收缩二叉树(Dynamic DisperseShrink Binary Tree，DDS-BT)机制来实现，具体包括如下步骤：
S101：读写器接收标签的回复信息。
其中，标签为RFID电子标签，可以安装在物品、人和动物上，并利用读写器(即RFID设备)对标签中的相关数据进行自动采集、识别和跟踪等。
S102：读写器在确认接收回复信息之后，广播第一分裂命令，以使得接收到第一分裂命令的时隙计数器值为一的标签其内的时隙计数器值变更为一个随机数，同时接收到第一分裂命令的其他标签其内的时隙计数器值不变。
具体地，读写器与标签之间的通信交互过程理论最好状态是，读写器广播命令后不同标签逐一回复读写器；但是，在实际应用中，往往后发生多个标签同时响应回复，读写器不可辨位，使得信号发生碰撞。本实施方式所提供的多标签防碰撞方法，该方法中读写器在确认接收到标签的回复信息之后，向剩余标签广播第一分裂命令，剩余标签接收到第一分裂命令，其中，时隙计数器值为一的标签其内的时隙计数器值变更为一个随机数，而其他标签其内的时隙计数器值不变。通过这种方式，既能够缩短标签的响应时间，还能够对剩余标签的时隙进行分裂，降低出现标签碰撞的概率，进而提高碰撞标签的处理速率。
在读写器与标签之间的通信交互过程中，除了会出现标签碰撞问题外，还有可能存在预定时隙内无标签回复的情况。基于此，本申请所提供的多标签防碰撞方法还可以根据标签的实际运行状态，调控标签的时隙位置，进而可以调控整个通信交互流程，增大读写器的处理速率，降低出现标签碰撞、标签空闲的几率。具体请参阅图2，图2是本发明多标签防碰撞方法一实施方式的流程示意图。本实施方式提供一种多标签防碰撞方法，该实施方式中，读写器可以向标签广播查询、盘点、寻呼、唤醒等命令启动读写器与标签之间的通信，具体步骤如下：
首先，读写器广播查询(Query)命令，启动盘点循环；同时等待标签的回复信息，判断标签的回复状态，并根据不同的标签回复状态，调控多个标签的时隙计数器值，进而提高读写器的处理速率。
其中，读写器在广播Query命令前先设置各项初始化参数，例如，设置连续碰撞次数(CC)的初始值为0、连续空闲次数(CI)的初始值也为0；每连续出现一次碰撞则连续碰撞次数(CC)的值加1，连续碰撞中断则连续碰撞次数(CC)的值重新置0；每连续出现一次空闲无回复则连续空闲次数(CI)的值加1，连续空闲中断则连续空闲次数(CI)的值重新置0。
其次，每一标签的时隙计数器的初始值为一随机数，标签在接收到Query命令后，将自身的时隙计数器值重置为0，并在预定时隙内向读写器发送回复信息，以回复读写器。但是读写器在预定时隙内可能收不到任何标签的回复，也可能同时收到多个标签的回复，或者只收到一个标签的回复；本实施方式所提供的方法可以判断标签的回复状态，并根据标签的时时运行状态，更改调控配置参数值，以提高读写器的处理速率。
具体地，先判断是否有标签的回复信息。若无标签回复信息，首先判断是否结束盘点；可以通过判断收到回复标签的数量是否达到阈值或者判断离开盘点的标签数是否达到标签总数量来判断是否结束盘点。
若不结束盘点，则连续空闲次数(CI)的值加1，并判断连续空闲次数(CI)的值是否小于第一阈值(CIN)，在一实施方式中，连续空闲次数(CI)的第一阈值(CIN)为4，在其他实施方式中，连续空闲次数(CI)的第一阈值(CIN)也可以为2、3、5等。
若连续空闲次数(CI)小于第一阈值(CIN)，则读写器广播重复查询(QueryRep)命令，以使得接收到QueryRep命令的标签其内的时隙计数器值减1，其中，时隙计数器值为0的标签回复读写器。若经调整之后，仍然没有标签回复读写器，则连续空闲次数(CI)的值再加1，直至连续空闲次数(CI)的值达到第一阈值(CIN)。若经调整之后，有一个标签正常回复读写器，或者有多个标签同时回复读写器则跳转为相应步骤，具体请参见下文描述；同时将连续空闲次数(CI)的值重置为0。
其中，在一实施方式中若连续空闲次数(CI)小于第一阈值，则读写器直接广播重复查询命令。该实施方式中，在读写器广播重复查询命令之前，不再需要查询上一条命令是否是分裂命令或其他命令，减少了一级判断机制，能够加快读写器的处理速度。
若连续空闲次数(CI)大于第一阈值(CIN)时，则读写器广播收缩(Shrink)命令，以使得接收到Shrink命令的标签其内的时隙计数器值除以2后取整，其中，时隙计数器值为0的标签回复读写器。若经调整之后，有一个标签正常回复读写器，或者有多个标签同时回复读写器则跳转为相应步骤，具体请参见下文描述；同时将连续空闲次数(CI)的值重置为0。通过这种方式能够防止在盘点过程中标签进入死循环状态。
若读写器在预定时隙内只收到一个标签的回复，即标签正常回复时，则读写器向该应答标签发送获取编码(ACK)命令，应答标签向读写器发送安全模式、编码长度和编码等并跳转到确认状态，离开盘点过程。同时读写器向其他剩余标签广播第一分裂(Divide)命令，其中，第一分裂命令可以为Divide-1命令，即时隙计数器值为1的标签进行分裂并将其内的时隙计数器值调整为随机数，而其他标签的时隙计数器值不变，其中，时隙计数器值为0的标签回复读写器。若经调整之后，有一个标签正常回复读写器，则重复执行上述步骤；若有多个标签同时回复读写器或无标签回复读写器则跳转为相应步骤，具体请参见下文或上文的描述。通过这种方式能够时时调整标签的时隙位置，加速标签响应，并能够预防标签碰撞。
若同时有多个标签的回复信息，即标签信号发生碰撞时，则连续碰撞次数(CC)的值加1，同时判断连续碰撞次数(CC)是否小于第二阈值(CCN)，在一实施方式中，连续碰撞次数(CC)的第二阈值(CCN)为3；在其他实施方式中，连续碰撞次数(CC)的第二阈值(CCN)也可以为2、4、5等。
若连续碰撞次数(CC)小于第二阈值(CCN)，则读写器广播第二分裂命令，其中，第二分裂命令可以为Divide-0命令，即时隙计数器值为0的标签进行分裂将其内的时隙计数器值调整为随机数，且其他标签的时隙计数器值加1，其中，时隙计数器值为0的标签回复读写器。若调整之后，仍然有多个标签同时回复读写器，则连续碰撞次数(CC)的值再加1，直至连续碰撞次数(CC)的值达到第二阈值(CCN)。若经调整之后，有一个标签正常回复读写器，或者没有标签回复读写器则跳转为相应步骤，具体请参见上文描述，在此不再赘述；同时将连续碰撞次数(CC)的值重置为0。
若连续碰撞次数(CC)的值大于第二阈值(CCN)时，则读写器广播分散(Disperse)命令，以使得接收到Disperse命令的标签其内的时隙计数器值乘以2后再加1位随机数，其中，时隙计数器值为0的标签回复读写器。若经调整之后，有一个标签正常回复读写器，或者没有标签回复读写器则跳转为相应步骤，具体请参见上文描述，在此不再赘述。通过这种方式能够防止在盘点过程中标签进入碰撞死循环状态。
本实施方式所提供的方法通过增加标签回复状态判断机制，对标签回复行为进入深入解析，对于在同一地点发生碰撞的或是反复碰撞的标签进行纠错分析，使之尽快跳出，防止陷入死循环。同时能够通过调整运行机制，根据标签实际运行状态，更改调控配置参数值，既能够缩短标签的响应时间，还能够对剩余标签的时隙进行分裂，降低出现标签碰撞的概率，进而提高碰撞标签的处理速率。
在一应用场景中，本申请所提供的防碰撞方法可应用于汽车电子标识管理领域，即可以在重点车辆上(如两客一危)安装防撕毁电子标签，并利用RFID设备对标签中的车辆相关数据进行自动采集、识别和跟踪，结合通讯技术实现实时监控和网络化管理，确保重点车辆按规定路线行驶。加强危险化学品运输安全监管力度，保障交通运输安全，预防恶性交通事故的发生等。在其他应用场景中，本申请所提供的防碰撞方法可应用于少量标签的应用系统中，例如标签的总量在20～30之间的应用系统。
请参阅图3，图3是本发明读写器一实施方式的结构示意图。本发明提供一种读写器，读写器包括处理器301和通信电路302，处理器301耦接通信电路302，在工作时执行指令，以配合通信电路302实现上述多标签防碰撞方法，具体工作过程与上述方法实施例中一致，故在此不再赘述，详细请参阅以上对应方法步骤的说明。其中，读写器可以是RFID设备。
请参阅图4，图4是本发明存储装置一实施方式的结构示意图。本发明提供一种具有存储功能的装置40，存储装置40存储有程序401，程序401被执行时实现上述多标签防碰撞方法。具体工作过程与上述方法实施例中一致，故在此不再赘述，详细请参阅以上对应方法步骤的说明。其中存储装置可以是便携式存储介质如U盘、光盘，也可以是终端、服务器等。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多标签防碰撞方法，其特征在于，所述方法包括：
读写器接收标签的回复信息；
所述读写器在预定时隙内只收到一个标签的回复之后，广播第一分裂命令，以使得接收到所述第一分裂命令的时隙计数器值为一的标签其内的时隙计数器值变更为一个随机数，同时接收到所述第一分裂命令的其他标签其内的时隙计数器值不变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读写器接收标签的回复信息之前包括：
判断是否有标签的回复信息；
若无标签回复信息，则判断连续空闲次数是否小于第一阈值；
若小于所述第一阈值，则所述读写器广播重复查询命令，以使得接收到所述重复查询命令的标签其内的时隙计数器值减一。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若小于所述第一阈值，则所述读写器广播重复查询命令包括：
若小于所述第一阈值，则所述读写器直接广播重复查询命令。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
若大于所述第一阈值，则广播收缩命令，以使得接收到所述收缩命令的标签其内的时隙计数器值除以二后取整；其中所述第一阈值为4。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读写器接收标签的回复信息之前还包括：
判断是否同时有多个标签的回复信息；
若同时有多个标签的回复信息，则判断连续碰撞次数是否小于第二阈值；
若小于所述第二阈值，则所述读写器广播第二分裂命令，以使得接收到所述第二分裂命令的时隙计数器值为零的标签其内的时隙计数器值变更为一个随机数，同时接收到所述第二分裂命令的其他标签其内的时隙计数器值加一；
若大于所述第二阈值，则所述读写器广播分散命令，以使得接收到所述分散命令的标签其内的时隙计数器值乘以二后再加一位随机数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二阈值为3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读写器接收标签的回复信息之前包括：
所述读写器广播查询命令，以使得接收到所述查询命令的标签其内的时隙计数器值重置为零，并向所述读写器发送所述回复信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述读写器在确认接收所述回复信息之后还包括：
向应答标签发送获取编码命令，以使得所述应答标签向所述读写器发送安全模式、编码长度和编码并跳转到确认状态。
9.一种读写器，其特征在于，所述读写器包括处理器和通信电路，所述处理器耦接所述通信电路，在工作时执行指令，以配合所述通信电路实现权利要求1-8任一项所述的多标签防碰撞方法。
10.一种具有存储功能的装置，其特征在于，所述装置存储有程序，所述程序被执行时实现权利要求1-8任一项所述的多标签防碰撞方法。
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