CN111079459B - 一种基于帧时隙的双阅读器快速识别rfid移动标签方法 - Google Patents

一种基于帧时隙的双阅读器快速识别rfid移动标签方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法，属无线射频识别技术（RFID）领域。首先是阅读器1获取识别范围内标签尾码，判断当前成功识别的标签尾码是否已存在于尾码表，据此确定标签是否之前已被读取；当尾码存在于尾码表，不读取标签信息，这样就能不重复读取已读标签的信息，当尾码不存在于尾码表，读取标签信息，尾码添加入尾码表，反复此工作直到阅读器1工作结束，阅读器1将尾码表传输给阅读器2，阅读器2重复阅读器1的工作方式直到结束。本发明被很好运用到RFID移动标签的仿真环境中，减少了因重复识别标签而导致的资源浪费，提升标签识别的效率，双阅读器又比单阅读器识别范围更广，能识别更多标签。

Description

一种基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法
技术领域
本发明涉及一种基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法，属于无线射频识别技术（RFID）技术领域。
背景技术
目前对于中小型有轨道移动标签流环境下处理RFID移动标签有两种方法：
一种方法是采用单阅读器识别移动标签的方式，优点是系统比较简单，阅读器购买成本、安装成本和维护费用，缺点是因为一个阅读器的识别区域比较小，识别时间较短。
一种方法是采用多阅读器识别移动标签的方式，该方法的优点是识别范围大。但识别区域有重叠，会产生干扰，也需要单独工作，同时标签离开了阅读器区域，再次进入阅读器识别区域，无法判断是否为之前已读标签，阅读器会重复识别了已识别标签，增加了大量的标签识别时间，因此，为提高标签识别量的双阅读器快速识别RFID 移动标签的方法是很有意义的。
发明内容
本发明提供了一种基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法，以用于解决中小型有轨道移动标签流环境存在的如下技术问题：(1)单阅读器识别范围小的问题；(2)解决了因重复识别已识别标签导致时间浪费的问题。
本发明的技术方案是：一种基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法，所述方法的具体步骤如下：
Step1、首先标签随机分布在待识别区域内，阅读器等待工作；
Step2、轨道开始运作，阅读器1发送读取RFID标签尾码的命令即代表帧开始，识别区域内的标签收到阅读器1的命令后随机选择一个时隙作应答；
本发明考虑到RFID系统一般采用无源标签，无源标签具有无记忆性，其本身不具有能量，所以需要阅读器发射频率才能使其范围内的标签获得能量，然后标签开始工作；
Step2.1、阅读器区域内的标签接收到命令，生成0~(L-1)的随机时隙数（本次采用的是帧时隙Aloha算法,L为固定帧长）；不在区域内的保持静默，不做任何操作。该步骤产生一张二维表，存有标签随机时隙数、EPC码、尾码、剩余码等；
Step2.2、随机时隙数为0的标签立即响应阅读器的命令，将自己的尾码发送给阅读器；
Step2.3、阅读器成功识别一个随机时隙数为0的标签尾码，将该标签尾码存
入尾码表，并置静默；
Step3、对于一帧内的依次轮询的0~(L-1)个时隙，阅读器可能会出现三种应答；本发明考虑到阅读器信号区域内存在多个标签，就会存在标签争用信道，无标签使用信道等情况，使得阅读器读取不到有用的标签信息。通过具体考虑三种应答情况，进行下一步的分析。
Step3.1、无应答。标签不做任何操作，阅读器位置调整，区域内标签重新确定，阅读器进入下一个时隙；
Step3.2、单尾码应答。随机时隙数为0的标签将尾码发送给阅读器，然后有两种情况；
本发明考虑到读取全新标签时，会出现两种情况：读取全新标签，之前已读标签又被识别，这时就需要查找尾码表里是否存在该尾码。
Step3.2.1.1、如果阅读器读到的标签尾码已经出现在尾码表里。即阅读器识别到1个标签尾码，查找尾码表发现尾码表里存在1个尾码与当前尾码相同，将标签置静默；
Step3.2.1.2、标签位置调整，阅读器识别区域内标签重新确定，进入下一个时隙；
情况二：
Step3.2.2.1、如果阅读器读到的尾码没有出现在尾码表里。即阅读器识别到1个标签尾码，查找尾码表发现尾码表里没有尾码与当前尾码相同,当前标签尾码存入尾码表，尾码 ID 号加1，将标签置静默；
Step3.2.2.、标签位置调整，阅读器区域内标签重新确定，进入下一个时隙；
Step3.3、多尾码应答。标签位置调整，阅读器区域内标签重新确定，进入下一个时隙；
Step4、重复Step3步骤，直至当前帧内时隙轮询结束。然后开始下一帧的读取，直到阅读器工作时间结束；
Step5、阅读器1将尾码表传输给阅读器2。
Step6、阅读器2重复阅读器1的工作方式，循环执行步骤Step2-5，直到阅读器2工作结束。
本发明方法的工作原理如下：通过使用FSA(帧时隙Aloha)防碰撞算法，且该算法可实现提前退出当前时隙的功能，以及基于尾码识别的标签算法，RFID阅读器发出读取标签尾码的命令，然后接收标签尾码。根据尾码是否存在于尾码表来判断是否进行标签信息读取。若当前标签的尾码未存在尾码表里，表明当前标签为全新标签，应将该标签的尾码写入尾码表里；若当前标签的尾码已存在尾码表里，这表明该标签为已识别标签，不读取标签信息。
本发明的有益效果是：
1、本发明双阅读器快速识别RFID标签的方法属于采用多阅读器识别移动标签的方式，为了提高识别标签的数量，本发明在多阅读器识别基础上做优化，增加了尾码来判断标签是否已被识别，既减少了系统资源的浪费，同时也提高了系统效率；
2、本发明提高了标签识别范围，使系统能够有更多的时间内识别完中小型仓库内移动标签；
3、通过使用尾码，使得不用反复读取已识别标签，减少了时隙花销，提高标签识别的效率。
附图说明
图1为本发明中的流程图；
图2为本发明中的场景示意图，模拟的场景是中小型有轨道移动标签流环境；
图3为本发明与已有的单阅读器和双阅读器识别方法在识别标签数（即阅读器识别中小型区域内的移动标签的数量）上的性能对比图。
具体实施方式
实施例1：如图2所示的设计，一种基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法的场景图。200个全新标签随机分布在待识别区域中，阅读器和轨道启动，移动标签逐渐到达识别区域；
所述方法的具体步骤如下：
Step1、阅读器1发送读取RFID标签尾码的命令即代表帧开始，区域内的标签收到阅读器1的命令后随机选择一个时隙作应答，（标签采用了FSA防碰撞算法来分配时隙)；
Step2、对于一帧内的依次轮询的时隙，阅读器1出现以下三种应答；
a、无应答，即没有标签与阅读器1进行通信，标签不做任何操作，所有标签位置调整，区域内标签重新确定，阅读器1进入下一个时隙；
b、单尾码应答，即有一个标签与阅读器1进行通信，随机时隙数为0的标签将尾码发送给阅读器1；
当阅读器1读到标签的尾码未存在尾码表里，则表示当前标签为全新标签，即为未识别标签，此时进行全新标签的处理，并将全新标签的尾码写入尾码表，阅读器进入下一个时隙；
当阅读器1读到标签的尾码已存在尾码表里，则表示当前标签为已识别标签，此时不读取标签信息，阅读器1进入下一个时隙；
c、多尾码应答，即多个标签同时与阅读器1进行通信，所有标签位置调整，其区域内标签重新确定，进入下一个时隙；
Step3、重复上述所有步骤，直至当前帧内时隙轮询结束，然后开始下一帧的读取，直到阅读器1工作结束。
Step4、阅读器1将尾码表传输给另一个阅读器2；
Step5、另一个阅读器2重复阅读器1的工作方式，循环执行步骤Step1-4，直到阅读器2工作结束。
进一步地，所述步骤Step1的具体步骤如下：
Step1.1、阅读器1和阅读器2放置在识别轨道上两侧，标签开始随机散布在待识别区域内，每个标签携带唯一的标签信息，尾码表初始化；
Step1.2、标签开始在轨道上移动，阅读器1接通电源后，阅读器1识别区域内处于不静默状态的标签接收到阅读器1的电磁波后，生成1个0~(L-1) 的随机时隙数；不在区域内的标签不做任何操作，该步骤产生一张二维表，存有标签ID、标签位置坐标、标签与阅读器1的距离、信号区标志、标签随机时隙数、标签静默标志、标签已识别标志、EPC 码、尾码和剩余码信息。
进一步地，所述步骤Step2中单尾码应答的具体过程如下：
如果阅读器1读到的尾码没有出现在尾码表里，即阅读器1识别到1个标签尾码，查找尾码表发现尾码表里没有尾码与当前尾码相同；当前标签尾码存入尾码表，尾码 ID号加1，并置静默；
如果阅读器1读到的标签尾码已经出现在尾码表里，即阅读器1识别到1个标签尾码，查找尾码表发现尾码表里存在1个尾码与当前尾码相同，并置静默。
为了验证该发明的有效性、可行性设计以下实验进行验证：
实验设计区域内有N个标签，1个时隙识别1个标签，则0.2个时隙识别尾码，0.8个时隙识别标签剩余信息。已有的识别方法的操作是：不管识别的标签之前是否已识别，都进行完整1个时隙来识别；本发明的方法的操作是：识别到之前已识别标签，只进行了0.2个时隙，就结束本次识别无需花0.8个时隙识别标签剩余信息。双阅读器若重复识别标签为X，全新标签为Y（Y<N），冲突和无响应次数为Z，单阅读器识别时间为T3，双阅读器中的一个阅读器识别时间为T3，另外一个识别时间为T4。
则阅读器识别标签各种情况所需时隙成本和：
已有的识别方法：T1 =X+Y+Z
本次发明的方法：T2 =X*0.2+Y+Z*0.2
由此可见，T1>T2, T3<T3+T4,本发明所提出的为提高标签识别量的双阅读器快速识别 RFID 移动标签的方法与已有的单双阅读器方法相比，有效的减少了时隙成本，并且提高了阅读器能够识别移动标签的时间。
同时.对本实施例进行仿真实验，实验将标签数控制在200个，并通过多次仿真，得到稳定的识别标签数量。图3给出了本发明提出的为提高标签识别量的双阅读器快速识别RFID 标签的方法与已有的识别方法在识别标签数量对比图，仿真结果显示本发明提出的方法比原有的识别方法识别标签数量更多。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法，其特征在于：
所述方法的具体步骤如下：
Step1、阅读器1发送读取RFID标签尾码的命令即代表帧开始，区域内的标签收到阅读器1的命令后随机选择一个时隙作应答；
Step2、对于一帧内的依次轮询的时隙，阅读器1出现以下三种应答；
a、无应答，即没有标签与阅读器1进行通信，标签不做任何操作，所有标签位置调整，区域内标签重新确定，阅读器1进入下一个时隙；
b、单尾码应答，即有一个标签与阅读器1进行通信，随机时隙数为0的标签将尾码发送给阅读器1；
当阅读器1读到标签的尾码未存在尾码表里，则表示当前标签为全新标签，即为未识别标签，此时进行全新标签的处理，并将全新标签的尾码写入尾码表，阅读器进入下一个时隙；
当阅读器1读到标签的尾码已存在尾码表里，则表示当前标签为已识别标签，此时不读取标签信息，阅读器1进入下一个时隙；
c、多尾码应答，即多个标签同时与阅读器1进行通信，所有标签位置调整，其区域内标签重新确定，进入下一个时隙；
Step3、重复上述所有步骤，直至当前帧内时隙轮询结束，然后开始下一帧的读取，直到阅读器1工作结束；
Step4、阅读器1将尾码表传输给另一个阅读器2；
Step5、另一个阅读器2重复阅读器1的工作方式，循环执行步骤Step1-4，直到阅读器2工作结束。
2.根据权利要求1所述的基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法，其特征在于：所述步骤Step1的具体步骤如下：
Step1.1、阅读器1和阅读器2放置在识别轨道上两侧，标签开始随机散布在待识别区域内，每个标签携带唯一的标签信息，尾码表初始化；
Step1.2、标签开始在轨道上移动，阅读器1接通电源后，阅读器1识别区域内处于不静默状态的标签接收到阅读器1的电磁波后，生成1个0~(L-1) 的随机时隙数；不在区域内的标签不做任何操作，该步骤产生一张二维表，存有标签ID、标签位置坐标、标签与阅读器1的距离、信号区标志、标签随机时隙数、标签静默标志、标签已识别标志、EPC 码、尾码和剩余码信息；
Step1.3、随机时隙数为0的标签立即响应阅读器1的命令，将自己的尾码发送给阅读器1；
Step1.4、阅读器1成功识别一个随机时隙数为0的标签尾码，将该标签尾码存
入尾码表，并置静默。
3.根据权利要求1所述的基于帧时隙的双阅读器快速识别RFID移动标签方法，其特征在于：所述步骤Step2中单尾码应答的具体过程如下：
如果阅读器1读到的尾码没有出现在尾码表里，即阅读器1识别到1个标签尾码， 查找尾码表发现尾码表里没有尾码与当前尾码相同；当前标签尾码存入尾码表，尾码 ID 号加1，并置静默；
如果阅读器1读到的标签尾码已经出现在尾码表里，即阅读器1识别到1个标签尾码，查找尾码表发现尾码表里存在1个尾码与当前尾码相同，并置静默。
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