一种射频识别系统中多标签冲突的解决方法技术方案

本发明专利技术公开了一种射频识别系统中多标签冲突的解决方法，包括：１）阅读器发送初始化命令，激活并初始化标签；２）阅读器对所有待识别标签，从高位到低位，依次查询和记录标签标识每一位的值，并判断各标签标识在该位的值是否相同，若不同即发生冲突，用指定字符标记冲突位，否则，记录该位原来的值，查询完所有位后，将查询结果保存；３）阅读器对查询结果中的冲突位从高位开始，对每个冲突位用０、１做替换，并对替换结果做识别，根据识别的结果向标签发送相应的指令；４）标签收到指令后，根据标签的当前状态和指令的信息，在各个状态之间做转换，解决多标签的冲突。本发明专利技术降低了位查询次数和阅读器的识别延迟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频识别技术，特别涉及到射频识别系统中所存在的多标签冲突的解决方法。
技术介绍
射频识别(RFID)是一种低功耗、近距离的通信技术。作为最具潜力的识别技术之一，射频识别技术已经成为IT领域的研究热点。射频识别的识别原理是利用电感耦合(Inductive Coupling)或后向散射(Backscatter)，实现标签与阅读器之间的信息传递。阅读器与标签之间的通信频率主要集中在低频(135KHz以下)，高频(13.553～13.567MHz)，超高频(400～1000MHz)，微波(2.45GHz)等频段。简单的射频识别系统通常由标签、阅读器、应用软件构成。在本专利技术中，所述的标签由耦合元件和芯片构成，在每一个标签中都有一个唯一的标识(ID号)。在应用中，经常会遇到多个标签与同一个阅读器进行通信的情况，当多个标签同时响应阅读器的查询命令，向阅读器发送标签自身的ID号后，阅读器无法从收到的响应中获取正确的信息。也就是说，在标签与阅读器的通信过程中会遇到通信冲突的问题。此外，在通信过程中还有信道共享的冲突问题。如果没有相应的冲突解决方法，必然会引发冲突，致使多个标签无法被正确识读或发生漏读现象。冲突的解决就是提供一种机制，使阅读器和标签之间协调一致地工作，使阅读器同时读取多个标签成为可能。现有的射频识别冲突解决方法可划分为基于Aloha和基于二进制树(BinaryTree)两大类。Aloha协议族又可分为纯Aloha、时隙Aloha(Slotted Aloha)、帧一时隙Aloha(Frame-Slotted Aloha)。纯Aloha方法操作很简单，当标签接收到阅读器的查询命令，就立即发送数据，如果发生冲突，则等待一段随机长的时间后重传冲突数据包。时隙Aloha方法中，时间被划分为离散的时间段，每个时间段称为一个时隙，其大小等于发送一个帧所需时间。标签只有在每个时隙的开始处可以发送数据。如果发生冲突，则在下一个时隙重发冲突数据帧。帧一时隙Aloha，为了进一步降低标签响应阅读器查询命令的频率，减少不必要的冲突发生，在时隙Aloha的基础上，按照帧的形式来组织标签到阅读器的通信。每一帧由若干时隙组成，在每一帧中标签按照时隙Aloha的原则随机选择一个时隙发送数据，如果冲突，标签必须等待下一帧的到来，才能继续发送数据。二进制树冲突解决方法是以传统网络中的二进制树协议为基础，发生冲突的标签以抛硬币的原则生成冲突解决树，通过“阅读器先说”机制和一组命令，使标签保持同步和分裂。另一个被RFID系统广泛采用的二进制树变形算法是“逐位”查询算法。协议执行过程为阅读器从标签ID号的最高位开始逐位查询所有待识别标签的ID位，如返回的是一组0或一组1，则阅读器保存该位，如返回结果同时包含0和1，则表示标签识别发生冲突，阅读器保存0，选择返回为0的标签继续查询，而返回为1的标签进入沉睡状态，阅读器成功识别出一个标签后发送重置命令，唤醒沉睡的标签，然后重复执行前述的识别过程。该协议的执行是一个确定的过程，如标签ID号为n位，则识别一个标签需要发送n次查询命令，对于k个标签总的查询次数为nk。Aloha方法的优点是实现相对简单，但其理论性能不如二进制树冲突解决方法，但二进制树冲突解决方法对同步的要求较高，实现较为困难，对于逐位查询二进制树方法，阅读器每成功查询一个标签，需要重复n(n＝ID长度)次位查询，因而存在识别延迟长、标签逻辑功能复杂、位传输频繁和信息泄露等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的克服逐位查询二进制树方法中所存在的识别延迟长、标签逻辑功能复杂、位传输频繁和信息泄露等缺点，提供一种快速、简便的多标签冲突的解决方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了，具体包括以下步骤1)、阅读器发送初始化命令，激活并初始化标签；2)、阅读器对所有待识别标签，从高位到低位，依次查询和记录标签标识每一位的值，并判断各标签标识在该位的值是否相同，若不同即发生冲突，用指定字符标记冲突位，否则，记录该位原来的值，查询完所有位后，将查询结果保存；3)、阅读器对查询结果中的冲突位从高位开始，对每个冲突位用0、1做替换，并对替换结果做识别，根据识别的结果向标签发送相应的指令；4)、标签收到指令后，根据标签的当前状态和指令的信息，在各个状态之间做转换，解决多标签的冲突。上述技术方案中，所述的步骤1)中，初始化标签是要将标签的栈计数器清0，并转入活动状态。上述技术方案中，所述的步骤3)中，对冲突位做替换，识别替换结果的过程具体包括以下步骤3-1、阅读器将步骤2)得到的查询结果赋予一个串，用S标记该串；3-2、将串S的最高冲突位的指定字符用0和1替代，得到两个不同的串，分别用S0和S1标识，其中，S0是用0代替最高冲突位指定字符所得到的串，S1是用1代替最高冲突位指定字符所得到的串；3-3、判断串S中的当前最高冲突位是否是最后一位冲突位，如果是的话，转到步骤3-4，否则，转到步骤3-5；3-4、S0和S1就是两个待识别标签的标识，向被识别的标签发送“休眠命令”，标签转入休眠状态，然后转到步骤3-8；3-5、将串S0的值赋给S，将串S1入栈，并发送“入栈命令”，然后转到步骤3-6；3-6、取S中的下一个冲突位，执行步骤3-7；3-7、对所有标签的当前冲突位发送“位查询命令”，返回位查询结果，根据返回结果，判断是否发生冲突，若发生冲突，转到步骤3-5，若返回结果不发生冲突，则将返回结果保存在串S的对应冲突位，然后判断当前冲突位是否是最后一位冲突位，如果是，则串S就是标签的标识号，保存S并发送“休眠命令”，然后转入步骤3-8，如果当前冲突位不是最后一位冲突位，则转到步骤3-6；3-8、判断当前栈是否为空，如果非空，则阅读器发送“出栈命令”，栈顶串出栈，并赋给S，将当前冲突位转换为S的最高冲突位，并转而执行步骤3-7，如果为空，整个识别过程结束。上述技术方案中，所述的步骤4)中，所述的状态包括初始状态、活动状态、阻塞状态和休眠状态，任何时刻，标签只能处于其中的某一种状态。上述技术方案中，所述的步骤4)中，所述的标签收到指令后，根据当前状态和指令的信息，在各个状态之间做转换，具体包括 4-1、标签收到“位查询命令”，若栈计数器等于0，则根据“位查询命令”指示的地址信息，向阅读器发送该位的值，如果栈计数器大于0，则不响应“位查询命令”；4-2、标签收到“入栈命令”，若栈计数器等于0，则判断“入栈命令”携带的地址信息所指示的位的值，如果该位的值等于0，则栈计数器值加1，标签转入阻塞状态，如果该位的值为0，标签仍保持在活动状态；如果栈计数器大于0，则栈计数器值加1，标签仍保持在阻塞状态；4-3、标签收到“出栈命令”，若栈计数器大于0，则栈计数器减1，栈计数器减1后的结果如果等于0，则标签转入活动状态，否则，标签仍保持在阻塞状态；4-4、标签收到“休眠命令”，且栈计数器等于0，则标签转入休眠状态，此后标签不再响应除了“初始化命令”之外的任何命令。本专利技术的优点在于1、位查询次数明显减少，由于阅读器利用栈保存了识别过程中的历史信息，利用已经获得的历史识别信息，阅读器能够跳过已经识别的位，只针对冲突位进行查询，因而降低了位查询次数；2、减少识别延迟，由于明显减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频识别系统中多标签冲突的解决方法，应用在由标签和阅读器组成的射频识别系统中，包括按以下步骤顺序进行：１）、阅读器发送初始化命令，激活并初始化标签；２）、阅读器对所有待识别标签，从高位到低位，依次查询和记录标签标识每一位 的值，并判断各标签标识在该位的值是否相同，若不同即发生冲突，用指定字符标记冲突位，否则，记录该位原来的值，查询完所有位后，将查询结果保存；３）、阅读器对查询结果中的冲突位从高位开始，对每个冲突位用０、１做替换，并对替换结果做识别，根 据识别的结果向标签发送相应的指令；４）、标签收到指令后，根据标签的当前状态和指令的信息，在各个状态之间做转换，解决多标签的冲突。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯波，李锦涛，郭俊波，丁振华，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]