一种多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法，其步骤为：阅读器首先构建一个掩码集，为了降低空时隙的比例，提高未知标签的识别效率，掩码集被均分为多批，每批包含多个Select命令用于未知标签的选择。此外，为了消除多个Select命令共同作用导致的时隙冲突问题，阅读器将产生冲突的Select命令进行分解。这时，阅读器在问询标签前，将一批Select命令广播出去。被这些Select命令选择的标签会向阅读器发送回应，若出现冲突，则将该批的Select命令分解重新选择，通过多点的选择方式，本方法能够在降低空时隙比例的基础上避免了多个Select命令导致的时隙冲突问题，大大提高了未知标签的识别效率。提高了未知标签的识别效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法


[0001]本专利技术属于射频识别和物联网
，涉及射频识别系统，具体地说，涉及了一种多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法。

技术介绍

[0002]一般来说，一个Gen2射频识别(英文：Radio Frequency Identification，简称：RFID)系统由一个配备一个或多个天线的读写器、一个后端服务器以及许多无源标签组成。阅读器可以通过发送射频(RF)信号询问在其通信范围内的标签。后端服务器提供强大的计算和存储能力使得阅读器可以有效地调节和同步无源标签。每一个附加在目标对象上的无源标签具有惟一的电子产品代码(英文：Electronic Product Code，简称：EPC)，并且EPC长度通常为96位。无源标签没有内部电源，其功能实现所需的电源依赖于阅读器发送的射频信号。
[0003]在Gen2 RFID系统中，例如一个大规模仓库，所有标签EPC是需要记录在后端服务器的数据库中，用于实时监测系统中的标签。然而，一些意料之外的标签(例如，新进入的标签和错位标签)被认为是未知标签，它们将严重干扰正常的标签监测。更重要的是，经济损失甚至安全事故可能会随之而来，例如，有毒物质化学品不小心进入了医院仓库，这里存储着不同种类的药物，这对于病人来说将是一个巨大的安全隐患。因此，高效准确的未知标签识别在实际应用中是一项非常重要的技术。
[0004]在过去的十年里，RFID技术得到了很好的研究，许多研究者在帧时隙Aloha协议的基础上致力于提高效率阅读器和标签之间的通信效率。其核心是他们假定RFID标签拥有哈希功能。一般来说，阅读器和标签之间的通信由多个时隙化的帧组成，每个帧包含许多时隙。阅读器与标签之间的通信是随着阅读器广播Query查询命令开始的。在收到使用Query命令，每个标签伪随机地选择一个时隙使用哈希函数向阅读器回应一个1位的消息。标签的存在可以通过期望时隙中是否有标签回应来有效的确定。在帧时隙Aloha协议的基础上采用哈希函数在通信效率和隐私方面具有非常地优势，因为阅读器与标签之间的通信不需要传输96位标签EPC。
[0005]然而不幸的是，前面提到的非常精彩的新奇的设计从未付诸实践。Gen2协议指定的无源标签是无内部电源供电的，标签只能通过捕捉自阅读器发出的射频信号来使其运行。为了实现哈希功能，成千上万的被广泛应用于评估硬件设计的效率和可用性Gate equivalent(GEs)是必需的，这对于目前的Gen2 RFID标签是完全负担不起的。高额的制造成本和能量消耗限制了哈希函数在实践中的应用。考虑到这些限制，我们在实践中把将未知标签识别问题融入到Gen2 RFID设备中，这是为RFID技术在未来的广泛应用奠定了非常重要的基础。

技术实现思路

[0006]在商用RFID系统中，由于无源标签的诸多限制，导致现有的很多方法及协议无法
被广泛应用，极大地限制了RFID技术的快速发展。本专利技术针对现有技术及方法在实际应用中的局限性，提供了一种多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法。该方法能够快速准确地识别商用RFID系统中的未知标签，减少已知标签的干扰，提高识别效率。
[0007]商用RFID系统中包含一个后端服务器，一个RFID阅读器和若干Gen2 RFID标签。系统中所有的集合为T＝(N1,
…
,N
n
,U1,
…
,U
u
)，其中N
i
(1≤i≤n)表示已知标签，U
j
(1≤j≤u)表示未知标签，已知标签的数量为n，未知标签的数量为u，所有已知标签的EPC存储于后端服务器中，而阅读器无法获知任何未知标签的信息，包括未知标签的EPC以及数量。
[0008]本专利技术提供的多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法通过利用选择(Select)命令筛除掉已知标签的干扰，从而提高未知标签的识别效率。在此基础上本专利技术通过Select命令的分批次广播可以大大减少空时隙的比例，提高未知标签的识别效率。Gen2协议指定的Select命令可以允许阅读器通过用户自定义的规则选择一组期望的标签集合。一个Gen2标签基于特定的问询标志设定启动，每一个标签在四个会话(分别记为S0,S1,S3，和S4)中分别持有四个不同的问询标志，每个标志具有A和B两个值。在任意一个会话中，标签可以获取问询标志的状态。给定一个会话，读取器可以从A到B问询标签，也可从B退回到A问询标签。
[0009]当Select命令断言或取消断言标签的标记变量SL时，标签也可以被启动。标记变量SL可以被应用在任何会话中，并且只有当标签失去能量的时间大于标记变量SL的时间时，标记变量SL才会被重置。标记变量SL和问询标志都可以决定要参加标签清点的标签集合，但是它们不能被同时修改。
[0010]一个Select命令中包含多个参数域来共同完成标签的选择，其中有六个必选的，它们分别是Target、Action、MemBank，Pointer，Length，Mask。它们的介绍详细如下。
[0011]Target：Target表示选择是否修改一个标签的SL标记变量或它的问询标志。如果是问询标志时，Target应进一步指定四个会话中的任意一个。值得注意的是，SL标志和问询标志不能通过一个Select命令同时修改。Target指令中的1012、1102和1112是为将来保留使用(Reserved for Future Use，RFU)。
[0012]Action：Action用于指定标签的行为是匹配还是不匹配。符合的标签MemBank、Pointer、Length和Mask的参数字段称为一个匹配的标签。否则，它是一个不匹配的标签。
[0013]MemBank：MemBank指示标签如何搜索Mask用于比较。如果MemBank＝002，则标签将搜索至少一个匹配FileType文件类型的Mask。如果MemBank＝012、102或者112，则标签将在EPC MemBank、TID MemBank或File_0中搜索分别用于Mask的比较。一个文件类型或内存组可以通过单个Select命令指定。
[0014]Pointer：Pointer是一个可扩展位向量(Extensible Bit Vector,EBV)，用于指定MemBank中Mask比较的起始位地址。
[0015]Length：Length指Mask的长度，其大小为8位。当MemBank＝002时Length长度应该设置为Length＝000010002。如果MemBank＝002且Length设为000010002，那么标签将忽略此Select命令。
[0016]Mask：如果MemBank＝002则Mask的类型是FileType。在这种情况下，一个标签只有在它有一个文件的类型是指定的FileType类型时才是一个匹配标签，否则它是不匹配的标签。如果MemBank本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法，其特征在于，所述的商用RFID系统包括一个后端服务器、一个阅读器和n个已知标签，u个未知标签。每个标签有一个唯一的96位的EPC；所述的未知标签识别方法含有以下步骤：(一)阅读器首先构建Select命令以有效选择未知标签，特别地，Target被设置为1002，即选择命令操作标签的SL标志。Action设置为0002和0012。MemBank设置为012，则标签将在EPC MemBank中寻找字符串与Mask进行比较。Pointer设置为000000002，表示在MemBank中用于与Mask比较的字符串的起始地址是第1位。Length则设为l。(二)然后阅读器构建一个掩码集M＝{m1，m1，
…
，m
k
}，该掩码集包含k个l位长的字符串，每个字符串都是标签EPC的一部分。对于Length的大小l，从00
…02
到11
…12
的字符串共有2
l
个，因此为了消除已知标签的影响并通过Select命令选择系统中的未知标签，本发明将2
l
个字符串中对应于已知标签的字符串剔除掉，从而可以消除已知标签的干扰。然后阅读器将掩码集的元素分为批，其中每批包含h个元素，并首先将第一批Mask对应的Select命令依次广播给系统中的标签。(三)一旦标签接收到Select命令，每个标签都会Select命令中指定的Pointer，Length和MemBank检查是否匹配Mask。然后被选择标签向阅读器回应。若出现冲突时隙，则阅读器该批Select命令分为两组重新广播，直至没有冲突时隙或者分解次数达到最大值后逐一执行导致冲突的每个Select命令。(四)然后阅读器将第二批Mask对应的Select命令依次广播给系统中的标签。标签接收到Select命令，每个标签都会Select命令中指定的Pointer，Length和MemBank检查是否匹配Mask。然后被选择标签向阅读器回应。同样，若出现冲突时隙，则阅读器该批Select命令分为两组重新广播，直至没有冲突时隙或者分解次数达到最大值后逐一执行导致冲突的每个Select命令。2.如权利要求1所述的一种多点选择的商用RFID系统的未知标签识别方法，其特征在于，步骤(一)中，为了减少每个批次Select命令之间的干扰，除了以下Select命令的Action参数设置为0002外，其他Select命令的Action参数设为设置为0012：1)每个批次的第一个Select命令；2)导致冲突时隙的一个批次的Select命令分割成的两组Select命令中每组的第一个Select命令；3)直行最...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凯，陈鸿龙，闫娜，邓晓刚，刘伟锋，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：