[发明专利]一种有源RFID低功耗防碰撞方法

说明书

技术领域

本发明涉及RFID领域。

背景技术

射频识别即RFID(Radio Frequency Identification)是利用射频信号识别目标对象并获取其相关数据信息的一种自动识别技术。通常在RFID系统读写器覆盖范围内有多个标签，为防止读写器发出指令时，多个标签在同一时刻响应发生通信碰撞，需采取防碰撞措施。目前RFID系统普遍采用基于TDMA(时分多址)的算法，主要分为两大类：二进制树算法和ALOHA算法。

二进制树算法是一种确定性算法，其基本原理为读写器发送带有标签ID编码的搜索命令，ID号小于该ID编码的标签进行响应，读写器根据发生碰撞的ID数据位，不断地将发生碰撞的标签进行划分，以得到唯一的标签。

ALOHA算法是一种概率性算法，其基本原理是待识别的标签随机选择在不同的时间段响应阅读器，从而避免发生碰撞。在基本ALOHA算法的基础上，引入时隙概念，又发展派生出诸如时隙ALOHA(SA)算法、固定帧时隙ALOHA(FSA)算法和动态帧时隙ALOHA(DFSA)算法等。SA算法主要是将整个信道在时间轴上划分出一段一段的时隙，标签只能随机的选择某一时隙发送信息，发生碰撞后，标签随机等待一段时间再次传送信息；FSA算法是在SA算法的基础上，规定一定数量的时隙为一帧，标签同样随机选择该帧中某一时隙发送信息，发生碰撞后，标签会退出该帧，等待下一帧再随机选择时隙；DFSA算法则又做了改进，读写器通过估计并跟踪剩余标签数量，动态改变帧长度以改善系统性能。

以上两类算法中，二进制树算法直接对TID编码进行搜索，若标签ID较长，整个搜索过程会十分复杂，而标签为了确保不被漏读，需要随时准备接收读写器的所有搜索命令，对于有源标签来说，需要较大的功耗代价。ALOHA算法，在整个盘点过程中，未盘点到的标签同样需要在不确定的时刻对读写器命令做出响应，始终保持在高功耗状态，同样对有源RFID标签寿命不利。

此外，为降低通信数据量，现有的许多算法，多采用随机数方式接入，实际应用发现，在同一时隙中存在一定的概率有多个标签产生相同的随机数，若有一个标签的能量很强，则读写器可以正常解析该标签的响应并进行确认，信号能量较弱的标签同样会受到确认指令，并认为被成功盘点，造成标签漏读，这一问题通常称为“捕获”。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种有助于降低有源RFID标签功耗的防碰撞方法，降低标签盘点过程中标签的功耗、提高标签寿命。为避免产生捕获问题，该方法建议盘点过程中采用各标签互不相同的信息进行成功确认，但不排除可能导致捕获问题的随机数确认方式。

该方法基本原理是：通过采用具有明确时间信息的盘点流程，使得标签可以估计工作时间、空闲时间，在空闲时间进入低功耗状态，以降低功耗。

进一步地，该方法将盘点过程分为参数配置和盘点两个阶段。在参数配置阶段，完成标签时隙宽度、操作范围等共性信息配置；在盘点阶段，采用分帧接入方式，每帧包括若干时隙，盘点过程中，每个已启动帧中时隙数量不变，以便标签估计工作时间、空闲时间，在空闲时间进入低功耗状态，降低功耗。

具体步骤如下：

1)参数配置阶段，读写器发送盘点配置命令，配置标签参数，将时隙宽度、操作范围、休眠标识等共性信息广播给所有标签；

2)标签收到盘点配置命令后，根据操作范围信息进行判断，不在操作范围内的标签自动休眠，在操作范围的标签根据盘点配置命令配置标签参数信息；

3)盘点阶段，读写器发送帧起始命令，其中每帧包括若干时隙，未成功盘点且与当前帧号相同的标签参与当前帧接入，参与当前帧接入的标签随机选择一个时隙响应并返回帧起始命令响应数据，在空闲时隙进行低功耗处理；

4)未成功盘点且与当前帧号不相同的标签不参与当前帧接入，根据时隙宽度、时隙数估计空闲时间，进行低功耗处理，在所有时隙全部结束后醒来接收新的读写器命令；

5)若读写器成功接收到标签返回的帧起始命令响应数据，则发送成功确认命令，若命令中的编码信息与标签响应信息相同，则该标签被成功盘点，不再参与后续盘点操作，否则标签未被成功盘点，继续参与后续盘点操作；

6)盘点成功后，若休眠标识指示标签进入休眠状态，则直接休眠，否则记录时隙号，并根据当前及后续盘点命令，估计空闲时间，进入低功耗状态，直至盘点过程结束，进入工作状态，接收读写器其他命令；