匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法，其步骤为：读头根据所有标签的组ID信息以及哈希函数采用匿名条件下的小组标签选择方法选择某一小组的标签进行丢失标签检测；读头采用组内丢失标签检测方法对选定的小组标签进行检测；当读头对上一组的标签检测完成后，则选定下一组标签利用组内丢失标签检测方法进行检测，直到所有小组的标签都被检测，则完成整个匿名分组RFID系统的丢失标签检测。本发明专利技术读头在不暴露标签ID信息隐私的前提下选择特定小组的标签，能够有效保护标签的信息，包括标签的ID和组ID信息，在保护标签信息的前提下，对每个小组分别进行检测，检测时间短，检测效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频识别和物联网
，涉及射频识别系统，具体地说，涉及了一种匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法。
技术介绍
射频识别(英文：RadioFrequencyIdentification，简称：RFID)系统通常由一个后台服务器、一个或者多个读头(英文：Reader)以及大量的标签(英文：Tag)组成，读头可以通过无线信道与其射频传输范围内的标签进行简单的通信。后台服务器预存每个标签的ID，并且通过有线或无线的方式可以与读头进行信息交换。为了有效避免数据包冲突，读头可以采用基于帧时隙Aloha(FramedSlottedAloha)协议与标签进行通信，广播相应的参数，每个标签基于自己的ID选择各自的时间槽进行应答。由于读头知道每个标签的ID，读头可以估计每个标签应答的时间槽，通过检测该时间槽是否有应答信息进而检测对应的标签是否丢失。上述丢失标签检测方法可用于大规模仓库或商场的物品监控与管理，通过检测是否有标签丢失来实现对物品丢失的检测，有效提高了其运行效率。然而，丢失标签检测问题面临以下几个主要挑战：(1)如何在丢失标签检测过程中有效保护标签的ID信息，使其适用于匿名RFID系统中；(2)如何对分组的射频识别系统进行丢失标签检测；(3)如何有效提高丢失标签检测过程中的效率。在RFID系统应用中，经常会涉及到标签信息隐私保护问题。例如，在药品跟踪和管理系统中，由于病人可能不想让他的药品信息被大众所知晓，因此，需要对药品上的标签的ID信息进行有效保护，实现匿名化。此外，在许多RFID系统中，标签会被分成多个组别。例如，用于超市商品管理的RFID系统中，每个标签会根据它所依附的商品的种类来分组。一种最直接的丢失标签检测方法是由读头逐一广播每个标签的ID，通过判断是否有标签没有做出应答来检测是否有标签丢失。然而，上述方法存在两个不足之处：(1)在匿名RFID系统中，每个标签的ID信息是需要进行隐私保护的，不能由读头广播出去；(2)每个标签的ID包含96位信息，由读头逐一广播这一信息非常耗时，使得这一检测方法的效率较低。目前已有的适用于匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法是IIP方法。IIP方法(参见T.Li,S.Chen,andY.Ling.IdentifyingTheMissingTagsinALargeRFIDSystem.InProceedingsofACMMobiHoc,2010.)是基于时隙Aloha协议的丢失标签检测方法，包括多轮检测。在每一轮的检测过程中，读头首先广播一个包含r和f的信息，其中r是随机数种子，f是每个帧(英文：Frame)的时间槽个数，同时读头广播一个包含f位信息的向量，每一位表示对应的时间槽的预期状态，如果该时间槽的预期状态是有多个应答信息，则为‘1’，如果该时间槽的预期状态是没有或者有一个应答信息，则为‘0’。每个标签根据读头广播的参数信息以及自己的ID选择其应答的时间槽。若标签检测到其所应答的时间槽对应的信息为‘1’，说明在该时间槽将会有多个标签应答，此时，该标签以50％的概率进行应答。之后，读头检测每个时间槽的状态，生成并广播一个新的包含f位信息的向量，每一位表示对应的时间槽的实际状态，如果该时间槽的实际状态为只有一个应答信息，则为‘1’，如果该时间槽的实际状态为有多个或者没有应答信息，则为‘0’。每个标签接收到该向量时，若其所对应的位信息为‘1’，则它将不再参与下一轮的检测。读头通过检测预期是有标签应答的时间槽的实际状态，来检测是否有丢失标签。但上述丢失标签检测方法存在时间槽利用率不高、检测过程相对较慢的缺点。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的检测效率低、时间槽利用率低等上述不足，提供一种匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法，该方法能够提高时间槽的利用率，加速丢失标签检测过程，实现在丢失标签个数超过一定门限值时，能够满足系统要求的检测率，更适用于匿名分组的RFID系统中。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法，所述的匿名分组RFID系统由一个后台服务器、一个读头和l组标签组成，所述检测方法含有以下步骤：匿名分组RFID系统中标签的总数为n，每组标签Ci的个数为ni，每组标签Ci中丢失标签的个数为mi，其中，1≤i≤l；每个标签只属于一个组且具有一个唯一的96位的ID，其中，前s位是该标签的组ID，1≤s≤96；读头根据所有标签的组ID信息以及哈希函数采用匿名条件下的小组标签选择方法选择某一小组的标签进行丢失标签检测；读头采用组内丢失标签检测方法对选定的小组标签进行检测；当读头对上一组的标签检测完成后，则选定下一组标签利用组内丢失标签检测方法进行检测，直到所有小组的标签都被检测，则完成整个匿名分组RFID系统的丢失标签检测。作为本专利技术上述检测方法的优选设计，所述的读头采用匿名条件下的小组标签选择方法选择小组标签的步骤为：读头根据所有标签的组ID信息以及哈希函数，生成一组随机数种子，使得以该组随机数种子和Ci小组标签的组ID利用哈希函数计算的结果与其他小组的组ID计算的结果均不一样，即能够唯一识别，读头通过广播所生成的随机数种子及其哈希函数计算结果来选定Ci小组标签进行丢失标签检测。作为本专利技术上述检测方法的优选设计，读头采用组内丢失标签检测方法对选定的Ci小组标签进行检测的步骤为：读头首先计算要满足匿名分组RFID系统的检测精度条件下所需检测的轮数w，然后进行每轮的丢失标签检测；在第k轮的丢失标签检测中，读头首先广播包含Rk和fk的信息，Rk为第k轮对应的随机数种子，fk为第k轮帧的时间槽个数，预测每个时间槽的状态，生成向量Si,k，并将向量Si,k分为个片段，每个片段最多96位，记为读头按顺序广播片段，每个片段之后紧跟着执行一个子帧；每个标签只有当其所对应的位为‘1’时才会在其所对应的子帧中的时间槽返回应答信号；读头检测每个时间槽的状态，判断是否有丢失标签；回过应答信号的标签将在之后的检测过程中保持静默；若没有检测到丢失标签，读头依次完成对Ci小组标签的w轮检测。作为本专利技术上述检测方法的优选设计，读头根据以下公式计算要满足匿名分组RFID系统的检测精度条件下所需检测的轮数w：式中，α为匿名分组RFID系统要求的检测精度，α∈[0,1)，T为门限值。作为本专利技术上述检测方法的优选设计，每个时间槽根据应答标签的个数分为空时间槽、单时间槽和冲突时间槽，所述空时间槽指没有标签选择该时间槽应答，所述单时间槽指只有一个标签选择该时间槽应答，所述冲突时间槽指多个标签选择该时间槽应答。作为本专利技术上述检测方法的优选设计，根据标签应答信息长度的不同，每个时间槽的长度分为ttag、tl和ts，其中，ttag用于传输96位的ID信息，tl用于传输10位的长应答信息，ts用于传输1位的短应答信息。作为本专利技术上述检测方法的优选设计，读头通过无线信道与其射频范围内的标签进行简单通信，后台服务器预存每个标签的ID，并且通过有线或无线的方式与读头进行信息交换。作为本专利技术上述检测方法的优选设计，所述读头采用基于帧时隙Aloha协议与标签进行通信。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供的检测方法针对匿名分组RFID系统的丢失标签本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法，其特征在于，所述的匿名分组匿名分组RFID系统由一个后台服务器、一个读头和l组标签组成，所述检测方法含有以下步骤：匿名分组RFID系统中标签的总数为n，每组标签Ci的个数为ni，每组标签Ci中丢失标签的个数为mi，其中，1≤i≤l；每个标签只属于一个组且具有一个唯一的96位的ID，其中，前s位是该标签的组ID，1≤s≤96；读头根据所有标签的组ID信息以及哈希函数采用匿名条件下的小组标签选择方法选择某一小组的标签进行丢失标签检测；读头采用组内丢失标签检测方法对选定的小组标签进行检测；当读头对上一组的标签检测完成后，则选定下一组标签利用组内丢失标签检测方法进行检测，直到所有小组的标签都被检测，则完成整个匿名分组RFID系统的丢失标签检测。

【技术特征摘要】
1.一种匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法，其特征在于，所述的匿名分组匿名分组RFID系统由一个后台服务器、一个读头和l组标签组成，所述检测方法含有以下步骤：匿名分组RFID系统中标签的总数为n，每组标签Ci的个数为ni，每组标签Ci中丢失标签的个数为mi，其中，1≤i≤l；每个标签只属于一个组且具有一个唯一的96位的ID，其中，前s位是该标签的组ID，1≤s≤96；读头根据所有标签的组ID信息以及哈希函数采用匿名条件下的小组标签选择方法选择某一小组的标签进行丢失标签检测；读头采用组内丢失标签检测方法对选定的小组标签进行检测；当读头对上一组的标签检测完成后，则选定下一组标签利用组内丢失标签检测方法进行检测，直到所有小组的标签都被检测，则完成整个匿名分组RFID系统的丢失标签检测。2.如权利要求1所述的匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法，其特征在于，所述的读头采用匿名条件下的小组标签选择方法选择小组标签的步骤为：读头根据所有标签的组ID信息以及哈希函数，生成一组随机数种子，使得以该组随机数种子和Ci小组标签的组ID利用哈希函数计算的结果与其他小组的组ID计算的结果均不一样，即能够唯一识别，读头通过广播所生成的随机数种子及其哈希函数计算结果来选定Ci小组标签进行丢失标签检测。3.如权利要求2所述的匿名分组RFID系统的丢失标签检测方法，其特征在于，读头采用组内丢失标签检测方法对选定的Ci小组标签进行检测的步骤为：读头首先计算要满足匿名分组RFID系统的检测精度条件下所需检测的轮数w，然后进行每轮的丢失标签检测；在第k轮的丢失标签检测中，读头首先广播包含Rk和fk的信息，Rk为第k轮对应的随机数种子，fk为第k轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿龙，马国蕾，丁鑫旺，林凯，刘璐，石乐义，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37