一种RFID标签信息采样方法技术

本发明专利技术提供的RFID标签信息采样方法，涉及物联网网络信息技术领域，通过设计RFID阅读器与标签总体集合S中的标签之间的协议P

【技术实现步骤摘要】
一种RFID标签信息采样方法
本专利技术涉及物联网网络信息
，具体涉及一种RFID标签信息采样方法。
技术介绍
在过去的十几年中，射频识别(RFID)技术被广泛应用于跟踪移动对象，管理供应链，以及控制仓库库存。从概念上讲，这些应用程序中的RFID系统由三个组件组成，包括RFID标签、RFID阅读器和后端服务器。其中，每一个RFID标签都带有唯一的96位或128位的ID，存储在其芯片中，被附加到不同的物理对象，并作为这些对象的唯一标识符。标签还携带标签信息，标签信息可以是标签对象的属性数据，也可以是传感器数据(例如环境数据)。在许多应用中，RFID标签通过添加传感器，达到监视标签对象的状态或周围的环境条件。每个RFID阅读器都部署在用户感兴趣的位置，用于感应范围内的标签，并从这些标签收集ID和标签信息。后端服务器连接到RFID系统中的每个阅读器，为它们提供所需的信息存储和计算。标签信息采样是RFID系统中一个基本并且重要的功能，即从大的标签总体集合S中选择出K个具有不同标签的标签信息采样子集T，通知T中每个标签按顺序报告标签信息。更具体地说，标签信息采样需要设计一个协议，通过该协议可有效地将S中的所有标签放入分类集，通过从分类集中随机抽取一个标签，连续地确定下一个标签t，直到选择了K个标签，形成一个标签信息采样子集T，通知任一个标签信息采样子集T中的K个标签排列顺序。显然，在实现此功能之后，阅读器可以在标签信息采样子集T中按照顺序收集标签携带的标签信息，完成采样任务。标签信息采样在许多标签管理问题中有广泛的应用，例如监视和收集标签的信息。当一个标签被附加到一个物理对象时，与这个对象相关的类别信息会被预先加载到这个标签的芯片内存中，以便进行实时查询。但是，当用户需要分析一个数据量大的总体集合S的状态或特征时，从总体集合S中的每个标签对收集标签信息是耗时的且不必要的。例如对于物理对象，其上标签的书面分类信息可以是鞋子的品牌，衣服的制造商等。在该场景中，由于属于一个类别中的所有标签都加载了相同的信息，因此不需要要求每个标签报告，相反，随机选择少量的数字标签就足以对类别信息进行健壮的采样，也能达到防止传输错误、标签丢失或故障的效果。又如，用传感器增强的RFID标签类型，例如WISP标签。这种标签可以反馈其id以及与被标签对象状态或周围环境条件相关的实时传感器数据。在这种情况下，由于环境数据的冗余性，必须进行智能管理和及时分析，例如当需要定期从大量标签群体中收集传感器数据时，可以一次随机选择少量标签并收集其传感器数据，以达到节省传感器电池的目的。为了设计一个通信成本低、并有效解决标签信息采样问题的协议，存在两个技术问题；首先，为了获得交底的通信成本，需要分析必须在阅读器和标签之间传输的基本信息，以便解决标签信息采样问题，该过程非常复杂，需要将标签信息采样问题的协议转换为表示标签总体的任何标签信息采样子集的编码过程。现有技术中，不存在可以直接依赖应用的通信成本下界。其次，我们需要设计一个协议，并能证明协议的有效性，该过程也很难实现，因为不能让用户预先设置具有K个标签的标签信息采样子集，还需要保证来自标签总体集合S的具有K个标签的每个标签信息采样子集都有相等的被选中的概率。同时，必须以{1,2,...,K}中的唯一顺序快速告知标签信息采样子集T中的每个标签，这一点更加困难。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种RFID标签信息采样方法，设计了一种处理时间短、通信成本低、并有效解决标签信息采样问题的协议，该协议能保证来自标签总体集合S的具有K个标签的每个标签信息采样子集都有相等的被选中的概率，并且每一个标签都被告知其唯一排序。为达成上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种RFID标签信息采样方法，在RFID系统中，设计RFID阅读器与标签总体集合S中的标签之间的协议PS，协议PS的结果满足：C-I：从标签总体集合S的N个不同标签中随机抽取K个标签，标签总体集合S中任一个标签被选中的概率相等，其中，K为标签信息采样子集T的预定大小；C-II：标签信息采样子集T中的任一个标签都被告知其唯一顺序向RFID阅读器报告其标签信息；所述协议PS包括两个阶段，分别记为PS-1和PS-2；所述PS-1包括如下步骤：步骤1)标签总体集合S中的所有标签初始化为未选择状态，RFID阅读器向标签总体集合S中所有标签发送一个带有第一随机种子r1的请求，开始通信；步骤2)对任一个接收第一随机种子r1的标签ts，计算随机数h(ts)，h(ts)＝H(tsInfo,r1)modN(1-1)其中，ts为标签总体集合S中的任一个标签，N为标签总体集合S中的标签总量，tsInfo为标签ts的标签信息，H(tsInfo,r1)为一个由标签总体集合S中所有标签和RFID阅读器共享的哈希函数；步骤3)遍历标签总体集合S中的任一个标签ts，如果标签ts对应的随机数h(ts)<K，则标签ts保持在未选择状态，否则，标签ts进入不活跃状态；其中，未选择状态为标签未明确是否需要向RFID阅读器报告其标签信息tsInfo的状态；不活跃状态为标签明确不需要向RFID阅读器报告其标签信息tsInfo的状态；所述PS-2包括如下步骤：步骤1)定义标签总体集合S在PS-1阶段停留在未选择状态的标签的集合为B；若B不是空集，则RFID阅读器向集合B中所有标签发送一个带有|B|和第二随机种子r2的请求<|B|,r2>，开始新的通信回合；其中，|B|为集合B中停留在未选择状态的标签的数量；步骤2)对集合B中任一个处于未选择状态标签tB，计算随机数f(tB)，f(tB)＝H(tBInfomod|B|)(1-2)其中，tB为集合B中的任一个标签，tBInfo为标签tB的标签信息，H(tBInfomod|B|)为一个由集合B中所有标签和RFID阅读器共享的哈希函数；步骤3)RFID阅读器对集合B构造位数组F，位数组F包含|B|位；所述位数组F构造规则为：若集合B中标签tB的随机数f(tB)＝j，j∈{0,1,..,|B|-1}，仅唯一对应于集合B中的一个标签，则位数组F中对应的每一位F[j]，取值为1，否则，F[j]取值为0。步骤4)RFID阅读器向集合B广播位数组F；步骤5)集合B接收位数组F后，对处于未选择状态中的每个标签tB检查F(f(tB))；若F(f(tB))＝1，则标签tB取Cnt(f(tB))+N-|B|的唯一顺序进入确认状态；否则，标签tB保留在未选择状态中；其中，Cnt(f(tB)为位数组{F(0)，F(1)，...，F(f(tB))}中取值为1的数目；确认状态为标签tB明确需要向RFID阅读器报告其标签信息tBInfo的状态；步骤6)本通信回合结束，RFID阅读器从集合B中删除进入确认状态的标签，并循环至步骤1)，直至集合B为空集；所述标签信息采样子集T记为集合B中所有标签按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RFID标签信息采样方法，其特征在于，在RFID系统中，设计RFID阅读器与标签总体集合S中的标签之间的协议P

【技术特征摘要】
1.一种RFID标签信息采样方法，其特征在于，在RFID系统中，设计RFID阅读器与标签总体集合S中的标签之间的协议PS，协议PS的结果满足：
C-I：从标签总体集合S的N个不同标签中随机抽取K个标签，标签总体集合S中任意带有K个标签的子集被选中为T的概率相等，其中，K为标签信息采样子集T的预定大小；
C-II：标签信息采样子集T中的任一个标签都被告知其唯一顺序向RFID阅读器报告其标签信息；
所述协议PS包括两个阶段，分别记为PS-1和PS-2；
所述PS-1包括如下步骤：
步骤1)标签总体集合S中的所有标签初始化为未选择状态，RFID阅读器向标签总体集合S中所有标签发送一个带有第一随机种子r1的请求，开始通信；
步骤2)对任一个接收第一随机种子r1的标签ts，计算随机数h(ts)，
h(ts)＝H(tsInfo,r1)modN(1-1)
其中，ts为标签总体集合S中的任一个标签，N为标签总体集合S中的标签总量，tsInfo为标签ts的标签信息，H(tsInfo,r1)为一个由标签总体集合S中所有标签和RFID阅读器共享的哈希函数；
步骤3)遍历标签总体集合S中的任一个标签ts，如果标签ts对应的随机数h(ts)<K，则标签ts保持在未选择状态，否则，标签ts进入不活跃状态；
其中，未选择状态为标签未明确是否需要向RFID阅读器报告其标签信息tsInfo的状态；不活跃状态为标签明确不需要向RFID阅读器报告其标签信息tsInfo的状态；
所述PS-2包括如下步骤：
步骤1)定义标签总体集合S在PS-1阶段停留在未选择状态的标签的集合为B；若B不是空集，则RFID阅读器向集合B中所有标签发送一个带有|B|和第二随机种子r2的请求<|B|,r2>，开始新的通信回合；其中，|B|为集合B中停留在未选择状态的标签的数量；
步骤2)对集合B中任一个处于未选择状态标签tB，计算随机数f(tB)，
f(tB)＝H(tBInfomod|B|)(1-2)
其中，tB为集合B中的任一个标签，tBInfo为标签tB的标签信息，H(tBInfomod|B|)为一个由集合B中所有标签和RFID阅读器共享的哈希函数；
步骤3)RFID阅读器对集合B构造位数组F，位数组F包含|B|位；所述位数组F构造规则为：若集合B中标签tB的随机数f(tB)＝j，j∈{0,1,..,|B|-1}，仅唯一对应于集合B中的一个标签，则位数组F中对应的每一位F[j]，取值为1，否则，F[j]取值为0。
步骤4)RFID阅读器向集合B广播位数组F；
步骤5)集合B接收位数组F后，对处于未选择状态中的每个标签tB检查F(f(tB))；若F(f(tB))＝1，则标签tB取Cnt(f(tB))+N-|B|的唯一顺序进入确认状态；否则，标签tB保留在未选择状态中；
其中，Cnt(f(tB))为位数组{F[0]，F[1]，...，F(f(tB))}中取值为1的数目；确认状态为标签tB明确需要向RFID阅读器报告其标签信息tBInfo的状态；
步骤6)本通信回合结束，RFID阅读器从集合B中删除进入确认状态的标签，并循环至步骤1)，直至集合B为空集；所述标签信息采样子集T记为集合B中所有标签按照向RFID阅读器报告标签信息的唯一顺序排序后的集合。


2.根据权利要求1所述的RFID标...

【专利技术属性】
技术研发人员：王修君，莫磊，赵伟，郑啸，吴宣够，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34