[发明专利]一种符合EPC C1G2标准的基于时隙状态的射频识别标签数量估计方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种应用于射频识别(RFID)系统中的标签数量估计方法，尤其涉及一种适用于RFID系统中的符合EPC C1G2标准的基于时隙状态的射频识别标签数量估计方法。

背景技术

近年来，射频识别(RFID)技术已经越来越多地出现在我们的日常生活当中。和传统的二维条形码以及磁条技术相比，RFID技术具有可视界外识别、可在恶劣环境下工作、不易污染损坏、记录信息量大等显著优点，因此被大量用于门票防伪、生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别、货物跟踪等领域中。标签可分为主动标签、半主动标签和被动标签，被动标签由于其成本低廉而被大量采用并部署。一个基本的RFID系统由一个读写器和一组标签组成，读写器通过公共无线信道问询标签，标签则通过反向散射的方式返回其ID信息。但由于被动标签结构和功能上的简单性，在密集标签环境下，会发生多个标签同时试图通信同一读写器的现象，导致任一标签的数据均无法被正常读出的现象，即发生所谓的RFID标签冲突。标签冲突会增加标签识别耗时、降低系统吞吐率、消耗额外的读写器能量、减小标签有效识别距离，极端情况时会导致整个RFID系统的瘫痪。

现有EPC C1G2标准中的标签防冲突方法(Q方法)并未对待识别标签数量进行预估计，而是根据当前时隙状态来实时调整之后的帧长，具体为：如果当前时隙为空时隙则减小帧长，为单标签时隙(只有一个标签，可被成功识别的时隙)则维持当前帧长不变，为冲突时隙(具有两个或两个以上标签)则增大帧长。帧长的调整是通过帧长指数Q增减步长因子C(典型值为0.1～0.5)来完成的。现有的标签估计方法主要是Vogt方法(H.vogt.Multiple object identification with passive RFID tags.In 2002IEEE International Conference On System，Man and Cybernetics，vol.3，pp3，2002)，其主要思想为：读写器使用默认帧长开始一帧识别过程，并记录该识别帧中实际出现的空时隙、单标签时隙，以及冲突时隙的数量，并将其看作为三维矢量，再将其与该三维矢量的理论值作比较，求出两者之间的距离，由于该理论值是关于标签数量以及帧长的函数，因此在给定帧长下，通过在合理区间内搜索标签数量的取值，可使得所求距离达到最小，此时的标签数量即被认为是实际标签数量的最优估计值。

由于现行EPC C1G2标准的Q方法中并未采用标签预估计，读写器可设置的帧长(0～2^Q，Q∈(0，15))和步长因子C∈(0.1～0.5)取值范围又很有限，因此如果标签数量和预设的帧长相差比较大时，则有可能出现因C的调整值过小而无法迅速调整至合适的帧长，以致产生大量冲突时隙或空闲时隙，使系统性能急剧下降。而Vogt方法的性能与选取的标签数量搜索区域以及标签数量有关，当标签数量非常大时，所选取的搜索区域也要求非常大，这增加了系统的识别时间；另外，由于标签数量非常大时识别帧中已经几乎全部为冲突时隙，考虑到量化误差的影响，如果标签数量继续增大，其数量变化不大，因此此时标签数量估计的精度将大大下降，进而导致系统性能的下降。

发明内容

针对现有RFID系统中标签数量估计时间过长、不能用于标签数量较大的场合、估计准确率低等缺点，本发明提供了一种符合EPC C1G2标准的基于时隙状态的标签数量估计方法。该方法可用于EPC C1G2协议中，在不需对标签改动的前提下，有较短的标签估计时间，估计准确率较高，并可用于标签数量较大的场合。

为达上述目的，本发明通过采取以下技术方案予以实现：

一种用于RFID系统中的符合EPC C1G2标准的基于时隙状态的标签数量估计方法，将识别帧中的时隙状态分为两种：空时隙和非空时隙。

空时隙：没有标签响应的时隙，在读写器内时隙寄存器中用0表示。

非空时隙：有标签响应的时隙，在读写器内时隙寄存器中用1表示。

其中的非空时隙又可分为两种：单标签时隙和碰撞时隙。

单标签时隙：只有一个标签响应的时隙，读写器可成功接收该标签信息并识别该标签。

碰撞时隙：两个或两个以上标签响应的时隙，标签信息在读写器天线上发生碰撞，导致所有标签数据包丢失，读写器无法识别任一标签。

所述方法包括如下步骤：

(1)读写器设置帧长F，并向标签广播当前帧长，标签接收F后，随机选择自身时隙并保存。接着，读写器开始一帧的识别过程，轮询所有时隙并问询所有待识别标签。