[发明专利]基于标签随机分组的动态帧时隙防碰撞方法

说明书

技术领域

本发明属于射频识别通信技术领域，具体涉及一种基于标签随机分组的动态帧时隙防碰撞方法。

背景技术

射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)通信技术是一种非接触式自动识别技术。在射频识别系统中，读写器通过射频信号与标签进行通信，并获取标签上存储的识别信息。

RFID通信与其他典型的射频通信所面临的一个共同问题是，如何解决同一个系统中多个设备之间同时通信的碰撞问题。对于RFID通信而言，主要解决单个读写器与多个标签通信的碰撞问题。限于成本和功耗的因素，标签只能够提供极为有限的功能用于防碰撞机制的实现。目前多标签防碰撞方法主要分为时隙ALOHA算法和二叉树算法两大类。

时隙ALOHA算法的基本特征是，系统将标签返回的连续时间划分为若干时隙，标签根据读写器命令中指定的时隙范围，随机选择时隙进行返回，读写器根据返回的信息进行判断，如果发生碰撞则要求标签重新选择时隙并进行返回，直到读写器清点所有标签。

帧时隙ALOHA算法是在时隙ALOHA算法的基础上，将多个时隙组成一帧，标签在某一帧内随机选择一个时隙进行返回，该方法减少了防碰撞过程中读写器发送命令的次数。

假设读写器作用范围内标签数量为N，读写器清点这些标签需要的总时隙数为M，则系统吞吐率S可定义为：S＝N/M。在帧时隙ALOHA算法中，当帧长度与未识别标签数量相当时，系统吞吐率达到最大值；然而，当帧长度远大于或远小于未识别标签数量时，系统吞吐率急剧下降。

动态帧时隙ALOHA算法是在帧时隙ALOHA算法的基础上，增加了根据估计的标签数量动态调整帧长度的机制，相比于帧时隙ALOHA算法，该方法有效地提高了系统吞吐率。

然而，在动态帧时隙ALOHA算法中，当标签数量估计不准确时，仍不能将系统吞吐率保持在较高值。

发明内容

本发明的目的是针对现有的动态帧时隙ALOHA算法存在的不足，提供一种防碰撞方法，避免了标签数量估计不准确的问题，从而将系统吞吐率保持在较高值。

本发明的技术方案是，一种基于标签随机分组的动态帧时隙防碰撞方法，应用于射频识别系统中，具体步骤如下所述：

步骤1：初始化。

读写器设置参数L1＝2、L2＝4，C＝0，D＝0，E＝0。

步骤2：读写器复位标签清点标志位并将标签随机分组。

读写器向其作用范围内的所有标签发送参数为L1的分组命令。

标签接收到上述分组命令后，将自身的清点标志位清零，并在[0，L1-1]范围内随机选择一个整数作为其分组号，分组号相同的标签为一组。然后，按照分组号对应的数值由小到大的顺序，各分组中的标签依次向读写器返回一个16位的随机数，该16位随机数使用具有碰撞位检测能力的编码方式(如Manchester编码)进行编码。

步骤3：读写器获取标签分组信息。

读写器接收完所有分组中标签返回的16位随机数后，根据接收情况对所有分组进行分类统计：没有接收到任何数据的分组为空闲组，可统计其数量为z0，分组号依次为ZIDLE[0]～ZIDLE[z0-1]；接收到16位随机数并且没有发生碰撞的分组为单标签组，可统计其数量为z1，分组号依次为ZONE[0]～ZONE[z1-1]，同时可得到在这z1个单标签组中接收的16位随机数依次为ZID[0]～ZID[z1-1]；接收到16位随机数并且发生碰撞的分组为多标签组，可统计其数量为z2，分组号依次为ZTWO[0]～ZTWO[z2-1]。

读写器判断z1是否为0，如果不为0，跳到步骤4；如果为0，将分组命令参数设置为L1＝L1*2，返回步骤2。

步骤4：读写器清点单标签组。

读写器发送把ZONE[C]和ZID[C]作为参数的确认命令。

标签接收到上述确认命令后，把自身的分组号和最近一次返回的16位随机数，分别与ZONE[C]和ZID[C]进行比较，如果比较结果均相等，则将自身的ID号返回给读写器，并将清点标志位置1；反之，清点标志位不变。

步骤5：读写器判断是否已完成所有单标签组的清点。

读写器判断C的值，若C小于z1-1，设置C＝C+1，返回步骤4；若C等于z1-1，跳到步骤6。

步骤6：读写器清点多标签组。

读写器清点多标签组ZTWO[D]中所有标签的步骤如下所述：

第1步：读写器开始多标签组ZTWO[D]的清点。

读写器发送以L2和ZTWO[D]为参数的查询命令。