一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法技术方案

本发明专利技术涉及射频识别领域，公开了一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，该方法在一帧识别过程中，首先利用上一帧开始时待识别标签数量、上一帧识别过程中出现的成功时隙数和碰撞时隙数、上一帧新进标签等信息估计系统有效识别范围内待识别标签的数量；然后根据待识别标签数量设置帧长并对标签进行分组，对每组标签进行识别；最后根据识别结果统计标签识别过程中出现的碰撞时隙数、成功时隙数，对每个标签群剩余待识别标签数量和离开有效区但未被识别的标签数量进行估计，为下一帧识别提供数据。本发明专利技术考虑了动态RFID系统中标签的移动性，为准确估计待识别标签数量和减少标签识别丢失率提供了解决思路。

A tag anti-collision method based on EDFSA in dynamic RFID system

【技术实现步骤摘要】
一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法
本专利技术涉及一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，属于射频识别

技术介绍
目前RFID(RadioFrequencyIdentification)标签防碰撞算法主要有两种，一种是基于ALOHA的不确定性算法，另一种是基于碰撞树的确定性算法。其中，基于ALOHA的不确定性由于算法复杂度低、实现简单且能获得较高的系统吞吐率，得到广泛的应用。迄今为止，RFID标签防碰撞算法大多基于静态标签场景。动态标签场景下，标签沿着固定的轨道移动时，由于阅读器有效识别区域有限，在系统有效识别范围内存在新进入的标签和离开有效区域的标签。在对待识别标签数量进行估计时，需要考虑新进标签的数量和离开系统有效识别区域的未被识别标签的数量。EDFSA(enhanceddynamicframedslotALOHA)算法是基于ALOHA算法的改进算法，大多基于静态标签场景，标签保持静止状态且处于阅读器有效识别范围内，对待识别标签数量的估计无需考虑移动标签带来的影响。这就导致EDFSA算法无法对待识别标签数量进行准确估计，造成标签识别率下降。DFSA-CN是基于EDFSA防碰撞方法改进的一种动态RFID系统防碰撞方法，其考虑了移动标签对系统有效区域内待识别标签数量估计产生的影响，但是没有考虑到在不同帧时间内进入的标签在识别上有先后差异，而简单地设定未识别标签在轨道上服从均匀分布，造成了对待识别标签数量估计时存在一定的误差。在实际的动态RFID系统中，由于标签在阅读器有效识别范围内停留的时间有限，部分标签会出现离开有效区时未被识别的现象，造成标签信息丢失。因此，不能简单地以系统吞吐率作为动态RFID系统的性能评判标准。为减少标签信息的丢失，应该以标签丢失率(TagLossRate，TLR)作为动态RFID系统的性能评判标准。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术的不足，本专利技术目的是提供一种既能对待识别标签数量进行更为准确的估计，又能减少标签丢失率的动态RFID系统标签防碰撞方法。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，该方法包括如下步骤：(1)在系统有效识别范围内存在新进标签时，将上一帧开始时待识别标签数量与上一帧系统新进标签数量之和，减去上一帧识别过程中出现的成功时隙数，再减去上一帧识别过程中离开系统有效区域的未被识别的标签数量的估计值，估计系统有效识别范围内待识别标签的数量；(2)根据待识别标签数量确定下一帧帧长并对标签进行分组；(3)RFID阅读器对待识别标签进行识别；(4)根据阅读器识别结果对识别过程中出现的碰撞时隙数和成功时隙数进行统计，估计每个标签群剩余待识别标签数量和移出有效识别范围的未被识别的标签数量。在优选实施方案中，所述步骤(1)中，在一帧识别过程中，若系统有效识别范围内存在新进入的标签，新进标签不参与本帧识别，将新进入的标签标记成一个标签群。在优选实施方案中，若系统有效识别范围内没有新进标签，则有效范围内待识别标签数量的估计值为上一帧中剩余未识别标签数减去离开系统有效区域的未被识别标签数量的估计值。具体地，所述步骤(1)中的待识别标签数量估计方法为：其中，N0是初始待识别标签数量，Ni是第i帧识别开始时系统有效范围内待识别标签的数量，ni是第i帧识别过程中系统有效区内新进标签的数量，NSi是第i帧识别过程中成功时隙数，NLi是第i帧识别过程中离开系统有效区域的未被识别的标签数量的估计值，λ是剩余待识别标签数量的估算因子，根据Schoute估计方法，在一帧识别结束后，系统未识别标签数量约为成功时隙数的2.39倍，故λ的值可取为2.39，C是第i帧识别过程中碰撞时隙的个数。系统第一帧识别开始时，系统有效区内待识别标签数量是N0，在后续识别过程中，若系统有效识别范围内存在新进标签，则有效范围内待识别标签数量的估计值应为上一帧开始时待识别标签数量加上系统新进标签数量，减去上一帧成功时隙数，再减去上一帧识别过程中离开系统有效区域的未被识别的标签数量的估计值，若系统有效识别范围内没有新进标签，则有效范围内待识别标签数量的估计值应为上一帧剩余未识别的标签数减去离开系统有效区域的未被识别标签数量的估计值。在优选实施方案中，初始待识别标签数量N0的计算公式为：N0＝tra×L0其中，tra是标签移动速度(个数/时隙)，L0是人为设置的初始化帧长；系统初始时，延长L0个时隙数再进行识别，得到第一帧识别开始时系统有效识别范围内待识别标签数量N0，从而设置第一帧帧长，进而进行后续识别。在优选实施方案中，第i帧识别过程中新进标签数量ni的计算公式为：ni＝(Li-Lθ)×tra其中，Li是第i帧帧长，Lθ是第i帧识别过程中没有新进标签的时隙数，tra是标签移动速度(个数/时隙)，对第i+1帧而言，Li是上一帧帧长，Li-Lθ表示上一帧识别过程中有新进标签的时隙数，从而计算出上一帧识别过程中新进入系统有效区域的标签数量。在优选实施方案中，在第i帧识别过程中离开系统有效范围、未被识别的标签数量NLi的计算公式为：其中，j是部分离开或者完全离开系统有效区域的标签群对应的数字标记，fi(j)是第j个标签群在第i帧识别过程中离开系统有效区、未被识别的标签数量的估计值，估计公式为：其中，gi(j)是第j个标签群在第i帧开始时待识别标签数量估计值，Ti(j)是第i帧识别开始时标签群j在系统有效识别范围内占据的时隙数，k1、k2分别是标签群j在系统有效区域内移动时隙的最小值和最大值，Li是第i帧帧长。在优选实施方案中，所述步骤(2)中的下一帧帧长计算公式为：其中，L′是调整后的帧长(时隙)，L是调整前的上一帧帧长，N是系统有效范围内待识别标签数量的估计值。在优选实施方案中，所述步骤(2)中的标签分组数计算公式为：其中，NM,M+1是分组数M和分组数M+1性能曲线相交处对应的待识别标签数量，M是分组数，Lmax是系统允许的最大帧长，一般是由标签时隙计数器最大值决定。在优选实施方案中，所述步骤(4)中的每个标签群在第i帧识别结束时待识别标签数量估计值的计算公式为：第i帧识别结束时待识别标签数量估计值也即是第i+1帧识别开始时标签群j待识别标签数量的估计值。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点在于：充分考虑了阅读器有效识别范围内的新进标签和离开有效区未被识别的标签带来的影响，对有效区内待识别标签数量进行更为准确的估计，提高了标签识别率。同时，将标签丢失率作为性能评判标准，减少了标签信息的丢失率，提高了动态RFID系统下标签识别的性能。附图说明图1为本专利技术实施例中动态RFID系统模型示意图；图2为EDFSA防碰撞算法的流程示意图；图3为本专利技术实施例中动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞算法的流程示意图；图4为本专利技术实施例中动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞算法的性能曲线图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，是一个动态RFID系统模型，线条AB、CD表示轨道的两个边线，设定标签沿着固定的轨道匀速移动，标签从进入系统有效识别区域到离开有效区占用固定的时间Dcov；在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)在系统有效识别范围内存在新进标签时，将上一帧开始时待识别标签数量与上一帧系统新进标签数量之和，减去上一帧识别过程中出现的成功时隙数，再减去上一帧识别过程中离开系统有效区域的未被识别的标签数量的估计值，估计系统有效识别范围内待识别标签的数量；(2)根据待识别标签数量确定下一帧帧长并对标签进行分组；(3)RFID阅读器对待识别标签进行识别；(4)根据阅读器识别结果对识别过程中出现的成功时隙数和碰撞时隙数进行统计，估计每个标签群剩余待识别标签数量和移出有效识别范围的未被识别的标签数量。

【技术特征摘要】
1.一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)在系统有效识别范围内存在新进标签时，将上一帧开始时待识别标签数量与上一帧系统新进标签数量之和，减去上一帧识别过程中出现的成功时隙数，再减去上一帧识别过程中离开系统有效区域的未被识别的标签数量的估计值，估计系统有效识别范围内待识别标签的数量；(2)根据待识别标签数量确定下一帧帧长并对标签进行分组；(3)RFID阅读器对待识别标签进行识别；(4)根据阅读器识别结果对识别过程中出现的成功时隙数和碰撞时隙数进行统计，估计每个标签群剩余待识别标签数量和移出有效识别范围的未被识别的标签数量。2.根据权利要求1所述的一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，其特征在于：所述步骤(1)中，在一帧识别过程中，若系统有效识别范围内存在新进入的标签，新进标签不参与本帧识别，将新进入的标签标记成一个标签群。3.根据权利要求1所述的一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，其特征在于：所述步骤(1)中，若系统有效识别范围内没有新进标签，则有效范围内待识别标签数量的估计值为上一帧中剩余未识别标签数减去离开系统有效区域的未被识别标签数量的估计值。4.根据权利要求3所述的一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，其特征在于：所述步骤(1)中的待识别标签数量估计方法为：其中，N0是初始待识别标签数量，Ni是第i帧识别开始时系统有效范围内待识别标签的数量，ni是第i帧识别过程中系统新进标签的数量，NSi是第i帧识别过程中成功时隙数，NLi是第i帧识别过程中离开系统有效区域的未被识别标签数量的估计值，λ是剩余待识别标签数量的估算因子，C是第i帧识别过程中碰撞时隙的个数。5.根据权利要求4所述的一种动态RFID系统中基于EDFSA的标签防碰撞方法，其特征在于：初始待识别标签数量N0的计算公式为：N0＝tra×L0其中，tra是标签移动速度(个数/时隙)，L0是人为设置的初始化帧长；系统初始时，延长L0个时隙数再进行识...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静，宋铁成，许守成，夏玮玮，燕锋，沈连丰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32