一种基于RFID的标签防碰撞算法制造技术

本发明专利技术涉及一种基于RFID的标签防碰撞算法，包括：(1)确定帧长度L；(2)确定空闲时隙的位置：阅读器向可识别范围内的标签群发送包含帧长度L信息的扫描命令Scan，开启时隙预览盘存，根据标签向阅读器反馈的1比特信息确定空闲时隙的位置；(3)阅读器初始化清零；(4)阅读器开启盘存周期；(5)阅读器识别标签反馈的信息；(6)比较当前阅读器时隙计数器的值SC

A tag anti-collision algorithm based on RFID

The present invention relates to a RFID based tag anti-collision algorithm, including: (1) determine the frame length L; (2) to determine the idle time slot position: reader includes frame length information to L can be identified within the scope of the tag group send scan command Scan, open slot preview inventory, according to the label to the 1 bit information reader the idle time slot position feedback; (3) the reader initialization reset; (4) the reader open inventory cycle; (5) identification tag reader feedback information; (6) the value of SC to compare the current reader slot counter

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID的标签防碰撞算法
本专利技术涉及射频识别
，尤其是一种基于RFID的标签防碰撞算法。
技术介绍
射频识别技术(RadioFrequencyIdentification,简称RFID)是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号或空间耦合的传输特性,实现对物体或商品的自动识别。在射频识别系统工作过程中，当有多个标签处于阅读器作用范围内，并且同时传输数据给阅读器时，就会产生标签碰撞的问题。由于在标签碰撞过程中会产生信息混叠现象，从而使读写器无法正确识别任意一个标签的信息。标签防碰撞算法可以实现多个标签与读写器之间的正常通信,其性能决定了标签的识别速度和效率。因此,标签防碰撞算法是RFID系统中的关键技术之一。经过几十年的发展，目前已有多种防碰撞算法，其中研究和应用最多的时分多路防碰撞算法主要分为ALOHA算法和树形算法。由于ALOHA算法具有简单易实现等优点而被广泛应用，当标签数量较多时,ALOHA算法中标签发生碰撞的概率急增,部分标签在较长时间内不能得到识别，算法性能下降较快。除此之外，比例较大的空闲时隙也影响了算法的性能，避开空闲时隙也是目前亟待解决的问题。由于树形算法较复杂，导致标签的识别时间较长，因此应用较少。独立成分分析(IndependentComponentAnalysis,ICA)是从多元数据中寻找其内在具有统计独立和非高斯的因子或成分的一种盲源分离方法。在不知道源信号及混合矩阵的任何信息的情况下，只需源信号是相互统计独立的，ICA就能很好地将源信号从混合信号中分离出来。而FastICA算法由于收敛速度快、计算简单、容易可靠等优点而被广泛应用，该算法很好的契合了多标签碰撞时信息解混的要求，能将原本多标签碰撞时隙变成可读的时隙，从而阅读器能将标签进行识别。目前，还没有出现结合ALOHA算法与FastICA算法，在一个时隙中同时读取多个标签的ID信息，从而提高算法的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结合ALOHA算法与FastICA算法在信号处理中的优势，可以在一个时隙中同时读取多个标签的ID信息，从而提高算法的效率的基于RFID的标签防碰撞算法。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于RFID的标签防碰撞算法，该算法包括下列顺序的步骤：(1)确定帧长度L：其中，n为阅读器可读范围内的标签总数，M为阅读器的天线数，α＝10，β＝0.8,γ＝0.66,α，β，γ为拟合参数，round(·)表示四舍五入取整；(2)确定空闲时隙的位置：阅读器向可识别范围内的标签群发送包含帧长度L信息的扫描命令Scan，开启时隙预览盘存，根据标签向阅读器反馈的1比特信息确定空闲时隙的位置；(3)阅读器初始化清零：将阅读器的时隙计数器的值SCR清零，SC表示时隙计数器，下标R表示该属性属于阅读器；(4)阅读器开启盘存周期：阅读器发送查询命令Query，同时阅读器的时隙计数器的值加1，即SCR＝SCR+1，当某一标签在该时隙内满足标签时隙计数器的值SCT＝SCR，则将自身ID反馈给阅读器；(5)阅读器识别标签反馈的信息：阅读器按照时隙顺序依次读取各标签返回的ID信号，根据某一时隙内标签向阅读器返回的信号数将时隙分为空闲时隙、单标签时隙、多标签时隙和碰撞时隙四种状态，阅读器针对不同的时隙状态做出相应的处理，根据已确定的空闲时隙位置position[r]，跳过所有空闲时隙，r表示第r个时隙；若为单标签时隙，阅读器将发送读取命令READ，标签被识别后，阅读器发送休眠命令SLEEP，标签进入休眠状态；若为多标签时隙，则采用FastICA算法将收到的多标签ID混合信号进行分离，每个时隙信号处理完成后阅读器时隙计数器的值加1，即SCR＝SCR+1；若为碰撞时隙，则采用时隙ALOHA算法识别标签ID信息；(6)比较当前阅读器时隙计数器的值SCR与帧长度L的大小完成标签识别:若SCR≤L,则返回步骤(5)；若SCR＞L,说明所有标签识别完成，阅读器将发送结束命令END，结束阅读过程。在步骤(2)中，所述阅读器向可识别范围内的标签群发送包含帧长度L信息的扫描命令Scan的实现方法为：利用第二代超高频射频识别空中接口协议，根据该协议预留的自定义指令空间来实现。在步骤(2)中，所述根据标签向阅读器反馈的1比特信息确定空闲时隙的位置的方法为：(2.1)响应标签从[1,L]中随机产生一个整数存入自身的时隙计数器SCT中；(2.2)阅读器按帧的前后顺序读取每个时隙，若标签SCT值＝SCR值，则标签向读写器反馈1比特的“1”，若当前时隙没有标签回复则阅读器将此时隙对应的比特位设为“0”；(2.3)阅读器收到L个比特串，L为代表时隙数的帧长度，每个比特串由多个1或者一个0组成，代表比特串对应的时隙有多个标签或没有标签返回信号，根据比特串中所有“0”的位置确定空闲时隙位置position[r],r表示第r个时隙。假设任一时隙内，向阅读器返回信号的标签数为N，在步骤(5)中，根据某一时隙内标签群向阅读器返回的ID信号数将时隙分为空闲时隙、单标签时隙、多标签时隙和碰撞时隙四种状态的特征为：(3.1)如果N＝0，则这个时隙称为空闲时隙；(3.2)如果N＝1，则这个时隙称为单标签时隙；(3.3)如果1<N≤M，则这个时隙称为多标签时隙，M为阅读器的天线数；(3.4)如果N>M，则这个时隙称为碰撞时隙，M为阅读器的天线数。在步骤(5)中，所述阅读器针对不同的时隙状态做出相应的处理，若为多标签时隙，则采用FastICA算法将收到的多标签ID混合信号进行分离，其具体步骤如下：(4.1)采集含多标签混合信号的观测信号X,由M个连续信号组成，M为天线个数，X＝[x1,x2,…,xM]T,其中xi＝[xi1,xi2,xi3,…,xil]为第i个天线的采样值，其中，1≤i≤M，l为采样数据长度；(4.2)对观测信号X进行去均值和白化处理，对观测信号X去均值得X′：X′＝X-E(X)，其向量形式为：式中，d表示某个天线采样的第d个元素，l为采样数据长度，E(X)为采集的观测信号的均值；对去均值后的信号X′进行白化处理；(4.3)依次求出第i(1≤i≤M)个标签ID信号的估计信号yi对应的解混系数向量w′i，进而求出yi。在步骤(4.2)中，所述对去均值后的信号X′进行白化处理包括以下步骤：(5.1)求出X′的相关矩阵其中ρij为x′i,x′j的相关系数，i,j分别表示矩阵R中元素的行数和列数，协方差x′id,x′jd分别表示x′i和x′j的第d个元素，分别表示x′i和x′j的平均值；(5.2)根据行列式|R-λE|＝0求得相关矩阵R的特征值：λ1,λ2,…,λN，进而得到特征值对角阵Λ＝diag(λ1,λ2,…,λN)，diag(·)表示对角矩阵，下标N为某个时隙内标签的个数；(5.3)利用矩阵函数(R-λiE)qi＝0，(1≤i≤N)，依次算出R的第i个特征值λi对应的特征向量qi＝(qi1,qi2,…,qiM),从而得到R的特征向量矩阵Q＝(q1,q2,…,qN)T；(5.4)计算线性变换矩阵H表示线性变换矩阵，T表示矩阵转置，将Λ＝diag(λ1,λ2,…,λN)各元素逐个开方并求倒数即可得到(5.5)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RFID的标签防碰撞算法，该算法包括下列顺序的步骤：(1)确定帧长度L：

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID的标签防碰撞算法，该算法包括下列顺序的步骤：(1)确定帧长度L：其中，n为阅读器可读范围内的标签总数，M为阅读器的天线数，α＝10，β＝0.8,γ＝0.66,α，β，γ为拟合参数，round(·)表示四舍五入取整；(2)确定空闲时隙的位置：阅读器向可识别范围内的标签群发送包含帧长度L信息的扫描命令Scan，开启时隙预览盘存，根据标签向阅读器反馈的1比特信息确定空闲时隙的位置；(3)阅读器初始化清零：将阅读器的时隙计数器的值SCR清零，SC表示时隙计数器，下标R表示该属性属于阅读器；(4)阅读器开启盘存周期：阅读器发送查询命令Query，同时阅读器的时隙计数器的值加1，即SCR＝SCR+1，当某一标签在该时隙内满足标签时隙计数器的值SCT＝SCR，则将自身ID反馈给阅读器；(5)阅读器识别标签反馈的信息：阅读器按照时隙顺序依次读取各标签返回的ID信号，根据某一时隙内标签向阅读器返回的信号数将时隙分为空闲时隙、单标签时隙、多标签时隙和碰撞时隙四种状态，阅读器针对不同的时隙状态做出相应的处理，根据已确定的空闲时隙位置position[r]，跳过所有空闲时隙，r表示第r个时隙；若为单标签时隙，阅读器将发送读取命令READ，标签被识别后，阅读器发送休眠命令SLEEP，标签进入休眠状态；若为多标签时隙，则采用FastICA算法将收到的多标签ID混合信号进行分离，每个时隙信号处理完成后阅读器时隙计数器的值加1，即SCR＝SCR+1；若为碰撞时隙，则采用时隙ALOHA算法识别标签ID信息；(6)比较当前阅读器时隙计数器的值SCR与帧长度L的大小完成标签识别:若SCR≤L,则返回步骤(5)；若SCR＞L,说明所有标签识别完成，阅读器将发送结束命令END，结束阅读过程。2.根据权利要求1所述的基于RFID的标签防碰撞算法，其特征在于：在步骤(2)中，所述阅读器向可识别范围内的标签群发送包含帧长度L信息的扫描命令Scan的实现方法为：利用第二代超高频射频识别空中接口协议，根据该协议预留的自定义指令空间来实现。3.根据权利要求1所述的基于RFID的标签防碰撞算法，其特征在于：在步骤(2)中，所述根据标签向阅读器反馈的1比特信息确定空闲时隙的位置的方法为：(2.1)响应标签从[1,L]中随机产生一个整数存入自身的时隙计数器SCT中；(2.2)阅读器按帧的前后顺序读取每个时隙，若标签SCT值＝SCR值，则标签向读写器反馈1比特的“1”，若当前时隙没有标签回复则阅读器将此时隙对应的比特位设为“0”；(2.3)阅读器收到L个比特串，L为代表时隙数的帧长度，每个比特串由多个1或者一个0组成，代表比特串对应的时隙有多个标签或没有标签返回信号，根据比特串中所有“0”的位置确定空闲时隙位置position[r],r表示第r个时隙。4.根据权利要求1所述的基于RFID的标签防碰撞算法，其特征在于：假设任一时隙内，向阅读器返回信号的标签数为N，在步骤(5)中，根据某一时隙内标签群向阅读器返回的ID信号数将时隙分为空闲时隙、单标签时隙、多标签时隙和碰撞时隙四种状态的特征为：(3.1)如果N＝0，则这个时隙称为空闲时隙；(3.2)如果N＝1，则这个时隙称为单标签时隙；(3.3)如果1<N≤M，则这个时隙称为多标签时隙，M为阅读器的天线数；(3.4)如果N&...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁莉芬，杜余庆，何怡刚，张悦，朱国栋，戴文彬，陈鹏，罗帅，孙业胜，吴磊，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34