匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签识别方法技术方案

匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签的识别方法，基于射频识别系统而实现，所述射频识别系统包括服务器、读头及n个标签，所述服务器按标签ID将标签区分记录为关键标签和普通标签；所述关键标签丢失识别方法，包括以下步骤：首先进行普通标签的抑制，读头识别出所有的普通标签；待识别出所有普通标签后，使普通标签不再接收读头广播的识别消息，开始关键标签的识别过程，直至所有关键标签的状态被确认。本发明专利技术所提出的丢失关键标签识别方法，首先对普通标签进行抑制，保证所有的普通标签均被抑制不参与关键标签的识别过程，降低普通标签对识别过程的干扰，提高识别效率和准确率。

【技术实现步骤摘要】
匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签识别方法
本专利技术涉及射频识别
，涉及一种标签识别方法，具体的说，为一种丢失关键标签的识别方法。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)系统通常由一个后台服务器、一个或者多个读头(Reader)以及大量的标签(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选择各自的时隙进行应答。由于读头知道每个标签的ID，其可以估计每个标签应答的时隙，通过检测该时隙是否有应答信息进而检测对应的标签是否丢失。上述丢失标签识别方法可用于大规模仓库或商场的物品监控与管理，通过识别丢失标签来实现对丢失物品的识别，有效提高了其运行效率。在RFID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，病人对药品等信息较为敏感，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。这部分需要保护的标签为关键标签，而不需要保护的标签为普通标签。综上，丢失标签识别问题面临以下几个主要挑战：1)如何在丢失标签识别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)若只需要对部分丢失标签进行识别，如何有效抑制其他标签的干扰；3)如何有效提高丢失标签的识别效率。目前已有的可用于匿名RFID系统的丢失关键标签识别方法是IIP方法和SFMTI方法。IIP方法(参见T.Li,S.Chen,andY.Ling.IdentifyingTheMissingTagsinALargeRFIDSystem.InProceedingsofACMMobiHoc,2010.)是基于时隙Aloha的丢失标签识别方法，包括多轮识别。在每一轮的识别过程中，读头首先广播一个包含R和f的信息，其中R是随机种子数，f是每个帧(Frame)的时隙个数，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隙的预期状态，如果该时隙的预期状态是有多个应答信息，则为‘1’，如果该时隙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选择其应答的时隙。若标签检测到其所应答的时隙对应的信息为‘1’，说明在该时隙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，读头检测每个时隙的状态，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隙的实际状态，如果该时隙的实际状态为只有一个应答信息，则为‘1’，如果该时隙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识别。读头通过检测预期是有标签应答的时隙的实际状态，来判断是否有丢失标签，并将丢失标签的ID信息返回给系统。SFMTI方法(参见X.Liu,K.Li,G.Min,Y.Shen,A.Liu,andW.Qu.CompletelyPinpointingTheMissingTagsinATime-EfficientWay.InIEEETransactionsonComputers,vol.64,pp.87-96,2015.)也是基于帧时隙Aloha协议，由多轮识别组成。在每轮识别过程中，读头首先广播一个包含R1和f的信息，其中R1是随机种子数，f是每个帧(Frame)的时隙个数。每个标签利用R1和f以及自身ID做Hash运算，得到自己的应答时隙编号。同时，读头也能够获得每个标签的应答时隙，并生成一个含有f个元素的向量，每个元素的值根据对应时隙的状态来设定，‘0’表示空时隙，‘1’表示单时隙，‘2’表示2-冲突时隙，即有两个标签选择该时隙，‘3’表示3-冲突时隙，然后读头将该向量广播。之后，为了有效提高时隙的利用率，读头再广播一个包含R2的信息，选择2-冲突时隙和3-冲突时隙的标签会根据R2以及自身ID和该时隙标签数进行Hash运算，有效地将冲突时隙的标签重新分到不同时隙中。在执行过程中，读头将空时隙以及不能有效分离的冲突时隙删除，并通过检测单时隙的状态来识别丢失标签的ID。然而，上述丢失标签识别方法的总体缺陷是其时隙的利用率不高，不能有效抑制普通标签的干扰，识别过程相对较慢，而我们所提出的丢失关键标签识别方法能够有效抑制普通标签对识别过程的干扰，并且有效提高时隙的利用率，加速丢失关键标签识别过程，因此更适用于匿名RFID系统的丢失关键标签识别中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中关键标签识别方法存在的时隙利用率不高、识别效率低的问题，提供一种识别效率高的适用于匿名射频识别系统的丢失关键标签识别方法。为了解决以上问题，本专利技术提供如下技术方案：匿名射频识别系统基于向量的丢失关键标签的识别方法，基于RFID系统而实现，具体的说为匿名RFID系统。与其他的RFID系统相同，RFID系统包括服务器、读头及n个标签，其中服务器用于存储标签信息，读头用于读取标签状态信息。匿名射频识别系统中标签是分类存放的，所述服务器按标签ID将标签区分记录为关键标签和普通标签，其中关键标签是指不便于透露信息的标签，需要匿名保护，普通标签可以选择是否进行匿名保护。关键标签的个数为K，普通标签的个数为O，每个标签对应一个唯一的96位的ID。总的来说，关键标签丢失识别方法，包括以下步骤：首先进行普通标签的抑制，读头识别出所有的普通标签。由于系统中的普通标签也会对读头发送的信息进行应答，会对丢失关键标签的识别过程产生严重的干扰。为了有效解决上述干扰问题，先对系统中的普通标签进行抑制，使其不参与关键标签的识别过程。待识别出所有普通标签后，使普通标签不再接收读头广播的识别消息，即抑制其接收关键标签识别消息，随后开始关键标签的识别过程，直至所有关键标签的状态被确认。以下将具体论述普通标签的抑制以及关键标签的识别过程。普通标签抑制分多轮进行，直至所有普通标签均被识别出，具体包括以下步骤：S1：读头针对标签广播包含R和f′i的信息，其中R为随机数种子，f′i为每帧时隙个数，与系统的关键标签的个数相等，1≤f′i≤n；S2：每个标签接收到读头广播的信息后，基于自身ID，计算H(ID,R)对f′i的余数，作为每个标签应答的预期时隙序号，其中H是所有读头和标签共有的哈希函数；S3：读头基于所有标签的ID，计算每个标签的应答时隙，并估算每个时隙的预期状态，生成一个f′i位的向量序列OVi，向量序列OVi中每一位的取值取决于每个标签对应时隙的预期状态；S4：按向量序列OVi中时隙指标顺序进行普通标签的识别抑制；S5：去除步骤S4中被识别出状态的普通标签后，并重复执行步骤S1至步骤S4，直至所有普通标签被识别抑制。作为优选：关键标签的识别也是分多轮进行的，每一轮中确认部分关键标签的状态(是否丢失)，直至所有关键标签的状态均被确认，包括以下步骤：SS1：读头针对关键标签广播包含R和fi的信息，其中R为随机数种子，fi为每帧时隙个数，与第i轮包括的关键标签的个数相等；此处需要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签的识别方法，基于射频识别系统而实现，所述射频识别系统包括服务器、读头及n个标签，其特征在于：所述服务器按标签ID将标签区分记录为关键标签和普通标签；所述关键标签丢失识别方法，包括以下步骤：首先进行普通标签的抑制，读头识别出所有的普通标签；待识别出所有普通标签后，使普通标签不再接收读头广播的识别消息，开始关键标签的识别过程，直至所有关键标签的状态被确认。

【技术特征摘要】
1.匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签的识别方法，基于射频识别系统而实现，所述射频识别系统包括服务器、读头及n个标签，其特征在于：所述服务器按标签ID将标签区分记录为关键标签和普通标签；所述关键标签丢失识别方法，包括以下步骤：首先进行普通标签的抑制，读头识别出所有的普通标签；待识别出所有普通标签后，使普通标签不再接收读头广播的识别消息，开始关键标签的识别过程，直至所有关键标签的状态被确认。2.如权利要求1所述的匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签的识别方法，其特征在于：所述普通标签抑制分多轮进行，直至所有普通标签均被识别出，具体包括以下步骤：S1：读头针对标签广播包含R和fi'的信息，其中R为随机数种子，fi'为每帧时隙个数，与系统中关键标签的个数相等，1≤fi'≤n；S2：每个标签接收到读头广播的信息后，基于自身ID，计算H(ID,R)对fi'的余数，作为每个标签应答的预期时隙序号，其中H是所有读头和标签共有的哈希函数；S3：读头基于所有标签的ID，计算每个标签的应答时隙，并估算每个时隙的预期状态，生成一个fi'位的向量序列OVi，向量序列OVi中每一位的取值取决于每个标签对应时隙的预期状态；S4：按向量序列OVi中时隙指标顺序进行普通标签的识别抑制；S5：去除步骤S4中被识别出状态的普通标签后，重复执行步骤S1至步骤S4，直至所有普通标签被识别抑制。3.如权利要求2所述的匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签的识别方法，其特征在于：向量序列OVi中的时隙指标包括以下几类：时隙指标为0，则表示判断其为普通标签，若为1则不做任何回应。4.如权利要求3所述的匿名射频识别系统分阶段丢失关键标签的识别方法，其特征在于，将向量序列OVi分为多个向量片段，读头按向量片段顺序广播片段，与片段对应的标签接收相应的向量片段。5.如权利要求1所述的匿名射频识别系统分阶段丢失关键...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿龙，刘璐，林凯，付金楠，丁鑫旺，王志波，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