一种多HASH函数多帧耦合型RFID防碰撞算法(MHMFG)制造技术

本发明专利技术涉及一种多HASH函数多帧耦合型RFID防碰撞(MHMFG)算法，该发明专利技术针对后台服务器已经统计所有标签ID信息的应用环境。MHMFG包含多个识别帧过程，每帧包括两个阶段：内部排序识别过程及外部识别过程。内部排序识别过程读写器根据保存的所有标签的ID利用多个Hash函数进行映射，根据映射结果对所有的标签ID进行预先排序并形成指导标签响应时隙的位图BitMap。外部识别过程则标签根据接收到的指导位图BitMap以确定自己响应的时隙及相应的响应位数。在完成一帧的识别后对未识别标签利用以上每帧的两个阶段继续进行识别。本发明专利技术采用内部排序识别过程及外部识别过程相结合的方法以实现对标签的快速识别，其具有实现简单、识别效率高、通信复杂度低及标签性能要求低的特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种多HASH函数多帧耦合型RFID防碰撞(MHMFG)算法，该专利技术针对后台服务器已经统计所有标签ID信息的应用环境。MHMFG包含多个识别帧过程，每帧包括两个阶段：内部排序识别过程及外部识别过程。内部排序识别过程读写器根据保存的所有标签的ID利用多个Hash函数进行映射，根据映射结果对所有的标签ID进行预先排序并形成指导标签响应时隙的位图BitMap。外部识别过程则标签根据接收到的指导位图BitMap以确定自己响应的时隙及相应的响应位数。在完成一帧的识别后对未识别标签利用以上每帧的两个阶段继续进行识别。本专利技术采用内部排序识别过程及外部识别过程相结合的方法以实现对标签的快速识别，其具有实现简单、识别效率高、通信复杂度低及标签性能要求低的特点。【专利说明】—种多HASH函数多帧耦合型RFID防碰撞(MHMFG)算法
本专利技术涉及一种多HASH函数多帧耦合型RFID防碰撞(MHMFG)算法，属于物联网架构下RFID射频识别领域。
技术介绍
随着人类步入信息高速发展的时代，获许和处理的数据量越来越大，若采用人工手段对信息进行录入和处理则会导致系统效率低下，试想在成千上万的物件中人工对目标物件进行查找不仅劳动强度大，由于人工失误而导致的操作错误也较大，进而造成人力物力的极大浪费。以近代计算机技术和移动通信技术为基础的自动识别技术可利用RFID、磁卡识别等技术及时准确的获取、处理有效信息并实时传递给应用层从而实现了物品信息共享，因此，自动识别技术是物联网底层关键支撑技术之一。自动识别技术经过多年的飞速发展已经日益深入各行各业并迎来了前所未有的机遇，生物识别技术、射频识别技术快速发展，构成了物联网感知层的坚强后盾。同时，RFID技术与条形码技术、磁卡识别技术、IC卡识别等自动识别技术相比，其通过电磁空间耦合实现了物件的自动识别，具有远距离识别、无需接触、批量读取、抗干扰性能力强、可读写及可适应于恶劣环境等优点，因此，广泛应用于物流、宠物管理、供应链、航空、门禁、图书管系统、工业生产系统等领域。RFID系统由后台数据库、读写器、标签组成。读写器通过对贴附在物体上的标签唯一标识(ID)识别进而利用后台数据库实现对物体信息的获取。RFID系统使用单双工方式利用共用通信信道实现对其大量标签的识别，多标签同时在共享无线信道中发送信号必然导致信号的混叠，导致读写器不能正确识别标签，有效的防碰撞算法可以极大的规避标签响应信号之间的冲撞，因此，如何快速、精确的识别标签是影响其整体系统效能的关键制约因素，提出有效的防碰撞算法以最大化系统效率是RFID系统大规避推广的必然要求。 目前针对RFID的混淆问题的解决方案包括空分复用、频分复用、码分复用及时分复用几类，其中，前三类解决方案由于对系统的高要求及适用范围小等特点使得其不具有广泛推广性，相比之下时分复用将信道链路的容量按时间分配给不同标签使得其在不同时段响应读写器的，由于对标签及RFID系统的要求较低，因而，时分复用是当前的研究热点进而成为了发展最为迅速的RFID防碰撞算法。时分复用类防碰撞算法主要分为两类:一类是基于ALOHA类的算法，该类算法具有操作简单等优点，但是算法性能受标签估算精度影响较大，普遍吞吐率较低。同时，ALOHA类算法存在严重的“标签饥饿”现象(部分标签长时间得不到识别)，饥饿标签长时间处于碰撞状态，由此导致浪费了大量时隙及标签漏检的问题；另一类算法为树型算法，主要包括前缀质询类(QT)算法和二叉树搜索算法(BS)两大类，树型算法主要通过制定分类规则进而不断将相同特征的标签归为一个集合，而具有不同特征的标签划归为另一个集合，直到集合中仅仅包含一个标签，从而实现了标签唯一性识别的目标，该类算法具有识别精度高的优点，解决了 ALOHA类算法的漏检问题。然而，目前的大部分树型算法存在识别时间较长的问题。 以上基于时分复用的防碰撞类算法利用随机时隙响应的概率性算法或者基于树形的防碰撞算法虽然可以在一定程度上避免标签之间产生碰撞的概率，其全部都基于读写器在未知应用环境对标签进行识别，即读写器对标签ID信息无先验性的了解。然而，在物流和超市等许多应用场景下读写器具有应用环境下的所有标签的ID信息，因此，若采用以上的基于树形和ALOHA型的防碰撞算法则浪费了大量先验的标签ID信息，故而浪费了大量的识别耗时进而增加了带宽，本专利技术针对后台服务器已经统计应用环境下所有标签的ID信息进而快速识别标签情形提出一种多HASH函数多帧耦合型防碰撞算法。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种多HASH函数多帧耦合型防碰撞算法。该算法针对后台服务器已经统计所有标签ID信息进而快速识别标签的应用环境。采用内部排序识别过程及外部识别过程相结合的方法以实现对标签的快速识别，其具有实现简单、识别效率高、通信复杂度低及标签性能要求低的特点。 本专利技术通过以下技术手段进行实现: MHMFG包含多个识别帧过程，每帧包括两个阶段:内部排序识别过程及外部识别过程。内部排序识别过程读写器根据保存的所有标签的ID利用多个Hash函数进行映射。根据映射结果在后台服务器内部对所有的标签ID进行预先排序以确定标签的响应顺序并形成指导标签响应时隙的位图BitMap。外部识别过程则标签根据接收到的指导位图BitMap以确定自己响应的时隙及相应的响应位数，若在BitMap中指导标签进行签到识别则标签仅需在规定时隙响应Bit “I”以证明自己的存在性，若在BitMap中指导标签进行耦合识别时则标签在规定时隙响应10位的比特串给读写器，其比特串由标签逐10位异或自身的ID而构成。在完成一帧的识别后对剩余的标签利用以上每帧的两个阶段继续进行识别。 本专利技术设计了一种多HASH函数多帧耦合型防碰撞算法，适应于需求快速识别的实际应用环境，其算法示例如图1所示。 本专利技术的特点在于: 1.利用了后台服务器具有标签ID的特点对标签ID首先在内部进行预排序，以确定标签响应的顺序并根据内部响应顺序形成指导位图BitMap，其位图规定了标签的响应优先级、响应时序及响应位数。读写器对未识别标签逐帧构建BitMap以指导未识别标签的响应时隙。 2.标签根据指导位图BitMap以确定自身的响应时序，利用响应“I”进行签到以证明自身的存在性，标签在规定时隙响应10位的比特串给读写器以进行耦合识别，即利用I个时隙可以证明两个标签的存在性以对标签进行耦合识别。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的多Hash函数多帧签到及耦合的映射过程 图2为当标签数量为5000时利用MHMFG算法进行识别时的耗时 图3为不同应用环境下映射所需标签内部存储空间 图4为利用内部排序后标签的相应顺序 【具体实施方式】 MHMFG算法包含多个识别帧过程，每帧包括两个阶段:内部排序识别过程及外部识别过程。内部排序识别过程读写器根据保存的所有标签的ID利用多个Hash函数进行映射。根据映射结果在后台服务器内部对所有的标签ID进行预先排序以确定标签的响应顺序并形成指导标签响应时隙的位图BitMap。外部识别过程则标签根据接收到的指导位图BitMap以确定响应时序及响应位数。 一、MHMFG算法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多HASH函数多帧耦合型RFID防碰撞算法(MHMFG)，其特征在于包含以下实现步骤：MHMFG算法包含多个识别帧过程，每帧包括两个阶段：内部排序识别过程及外部识别过程。(1)内部排序识别过程读写器根据保存的所有标签的ID利用多个Hash函数进行映射。根据映射结果在后台服务器内部对所有的标签ID进行预先排序以确定标签的响应时序并形成指导标签响应时隙的位图BitMap。(2)外部识别过程则标签根据接收到的指导位图BitMap以确定响应时序及响应位数。(3)每帧包括内部排序识别过程与外部识别流程，在下一帧则针对未识别标签执行两个阶段。读写器重复以上的内部排序识别过程与外部识别流程，直到验证完毕所有标签则完成对标签的识别过程，即重复以上过程直到所有标签完成映射识别。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾庆轩，王鑫，高欣，赵兵，陈钢，翟峰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11