RFID关键技术的研究与实现PPT资料.ppt

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标签防碰撞算法就是要解决在读写器有效通信范围内,多个标签同时与读写器进行通信的问题。

在保持一定复杂度和成本的条件下,最大限度的减少搜索时间,提高识别效率,是标签防碰撞算法研究的方向和趋势。

2、主要内容,RFID技术简介无线射频识别技术是一种非接触的自动识别技术,其基本原理是利用射频信号或空间耦合电感或电磁耦合的传输特性,实现对物体或商品的自动识别。

RFID技术同其它的自动识别技术条形码技术、光学识别和生物识别技术,包括虹膜、面部、声音和指纹相比,具有抗干扰能力强、信息量大、非视觉范围读写和寿命长等特优点,被广泛应用于物流、供应链、动物和车辆识别、门禁系统、图书管理、自动收费和生产制造等领域。

一般来说,射频识别系统由标签、读写器和数据库系统几部分组成。

标签是产品的载体,每个标签具有唯一的电子产品代码（EPC），附着于可跟踪的物品上,在全球范围内流通。

读写器也称为阅读器，与信息网络系统相连,是读取标签中的产品序列号并将其输入数据库系统获取该产品相应信息的工具。

数据库系统由本地网络和全球互联网组成,是实现信息管理和信息流通的功能模块。

数据库系统可以在全球互联网上,通过管理软件或系统来实现全球性质的“实物互联”。

RFID系统组成框图,系统的防碰撞算法研究防碰撞算法原理及模型,读写器碰撞模型,标签碰撞模型,系统的防碰撞算法研究现状,防碰撞算法分类,ALOHA算法,ALOHA算法是基于时分多路思想的,标签进入读写器的作用区域就自动向读写器发送其自身的信息,对同一个标签来说它的发送数据帧的时间是随机的。

读写器检测信号并判断是否碰撞,一旦发生碰撞,读写器发送命令让标签停止发送数据,所有标签会随机延迟一段时间再发送数据,由于延迟的随机数不同,再次发生碰撞的概率降低。

如果没有碰撞,读写器发送一个应答信号给标签,标签从此转入休眠状态。

二进制搜索算法,二进制搜索算法是一种无记忆的算法,即标签不必存储以前的查询情况,这样可以降低成本。

在这种算法中读写器查询的是一个比特前缀,只有序列号与这个查询前缀相符的标签才响应读写器的命令而发送其序列号。

当只有一个标签响应的时候读写器可以成功识别标签。

但是当有多个标签同时进行响应的时候,就会发生碰撞。

该算法利用曼彻斯特编码可以识别碰撞位的特性,在下一次搜索中修改相应的查询前缀,减少符合查询条件的标签,直至对唯一的标签进行识别。

在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变。

读写器得到数据译码为011X1001011010X1时,为出现碰撞的比特,其相应的载波信号是连续的,没有上升或下降边缘。

基于这种编码方式防碰撞搜索算法,具有较高的搜索效率,一般会比其它算法更快的完成对所有标签的识别。

基于搜索矩阵的自适应防碰撞算法,曼彻斯特编码可以有效识别中碰撞比特出现的位置。

因此可以根据碰撞,将EPC分段。

当EPC有k位出现碰撞时,就可以将其分为k段。

于是,k段EPC可以分解为一个2xk阶的搜索矩阵R,其中矩阵元素r（I,j）表示相应第i（1=i=k）列,第j（1=j=2）行的EPC序列。

假如读写器识别的标签响应为1X01X00X,其中X为出现碰撞的比特，于是可将EPC分为3段，分别为1X，01X，00X，这样,每次搜索逐段进行,而不是像二进制碰撞算法中的逐位进行,以减少搜索的次数,提高了算法的搜索效率。

同时，可以构造相应的搜索矩阵为：

基于搜索矩阵的自适应防碰撞算法的步骤,步骤1:

初始化，首先读写器发出搜索命令,所有标签应答,读写器根据碰撞比特出现的次数和位置,确定段数k和2xk阶EPC搜索矩阵。

并令i=1,j=1,i对应矩阵的列表示搜索的深度,j对应矩阵的行表示搜索的叉数。

步骤2:

根据不同时隙状态,自适应得调整搜索路径。

本算法对搜索策略也进行了改进,引入了碰撞堆栈的概念。

碰撞堆栈只保存搜索的深度值,而不是完整的保存搜索前缀,在标签EPC较长的情况下,可以节约读写器大量的内存。

由于新算法在搜索的过程中,需要根据碰撞比特确定搜索矩阵,所以被称为基于搜索矩阵的自适应防碰撞算法（简称为ASM算法）,基于搜索矩阵的自适应防碰撞算法,自适应防碰撞算法一般根据标签的响应,自适应得调整搜索策略和搜索路径。

自适应防碰撞算法,空闲时隙:

可读时隙:

判断将当前搜索是否为满叉的（j=2）,如果不是,将当前搜索深度值i保存到碰撞堆栈中。

同时,由于该节点内有大于或等于2个标签存在,所以该节点需要进行二叉树分裂,令（i=i+1,j=1）,读写器根据当前的i,j,确定EPC继续搜索。

碰撞时隙:

说明该节点内没有标签存在,无需继续二叉树分裂。

判断当前搜索是否是满叉的,如果不是,则j=2,继续另一叉的搜索。

如果是,则需要进行返回式搜索。

二进制搜索算法的实质就是返回到算法的初始状态,而ASM算法的策略是返回到碰撞堆栈栈首所表示的那一深度。

同时,清除堆栈的栈首内容,读写器根据当前的I,j,确定EPC继续搜索。

说明该节点内有且有唯一的标签存在,读写器对标签进行识别和相应得读写操作。

其返回搜索策略,同空闲时隙一样,算法的结束如果堆栈的内容为空,当前的深度的搜索是满叉且时隙状态为非碰撞时,算法结束。

步骤3:

ASM算法的流程框图,3、总结,本文首先介绍了RFID的工作原理以及ALOHA算法、二进制搜索算法和自适应防碰撞算法的特点和曼彻斯特编码原理。

在二进制碰撞算法的基础上,通过构造一个搜索矩阵和引入了碰撞堆栈的概念,提出了一种基于搜索矩阵的自适应防碰撞算法。

理论和仿真实验表明,新算法简单有效,与常用的防碰撞算法相比,它通过减少碰撞和空闲时隙数以及时隙内数据通信量,可以有效地减少识别时间,提高算法的搜索效率。

4、参考文献目录,1陈香，张思东等.2005.RFID防碰撞技术的研究J.微计算机应用，25（4）：

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硕士.武汉:

华中师范大学5DanielWEngel,SanjayESarma,2002.TheReaderCollisionproblemTechnicalReportM,谢谢欢迎各位老师同学批评指正提出宝贵建议,