[发明专利]基于虚拟向量Aloha协议的RFID标签数量估计系统及估计方法

说明书

基于虚拟向量Aloha协议的RFID标签数量估计系统及估计方法，本发明涉及RFID标签数量估计系统及估计方法。本发明的目的是为了解决现有的RFID基数估计协议资源需求高、查询速度慢、计算资源开销大、时间复杂度高，导致对RFID系统中目标标签数量估计准确率低的问题。基于虚拟向量Aloha协议的RFID标签数量估计系统包括：基于Aloha协议的虚拟向量生成模块、向量分析与概率估计执行模块、单阅读器轮询模块、结果处理模块；所述基于Aloha协议的虚拟向量生成模块用于生成目标标签集合的期望向量并收集获得响应的响应向量。本发明用于RFID标签数量估计领域。

技术领域

本发明涉及RFID标签数量估计系统及估计方法。

背景技术

在基于RFID(Radio Frequency Identification)技术的仓储管理、智能物流以及供应链管理系统中，常需要对特定种类的标签或标签集合进行数量估计。其基本搜索过程如图1所示：阅读器(Reader)用目标标签ID询问所有标签，各标签将自身ID与查询ID进行对比，相符的标签向阅读器发送响应表明查询成功。由于目标物体携带的RFID标签与阅读器能够进行无线识别与自动交互，因此其交互效率比传统条形码或二维码等被动光学识别技术更高效。

基数估计问题是在给定的RFID系统中，对于已知的目标标签集合，求出当前在线的目标标签数量。在阅读器有效通信范围内存在多种类型的标签，每一种标签根据是否在当前系统中又分为在线与离线状态。基数估计需要解决的问题就是估计在当前RFID系统中某种标签(在线)的数量。

此外，在库存管理、清单归类等应用中，存在大量低成本标签(即无源UHF标签，这类标签的资源按照EPC-C1-G2标准包含2K-5K个门级电路)，只有轻量级搜索协议能够在资源如此有限的标签上进行部署。基于Bloom过滤器的基数估计协议通过设置Bloom过滤器的哈希函数数量及映射向量长度，可以估计系统中目标标签的数量。但该方法存在大量哈希函数的选择问题，计算资源开销大、时间复杂度高，不适合上述应用场景。RFID MAC层通信采用类似包交换网络中数据包(帧)的传递方式，EPC-G1标准规定了RFID系统中标签与阅读器的信息传输速率与时隙帧格式，标签与阅读器之间的数据交换以帧为单位进行，帧与帧之间有一定的时间间隔，每一帧由多个帧间隙组成(包括开始与结束标志)。通过建立标签与帧间隙的映射关系，可以实现快速大规模RFID标签的搜索。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的RFID基数估计协议资源需求高、查询速度慢、计算资源开销大、时间复杂度高，导致对RFID系统中目标标签数量估计准确率低的问题，而提出基于虚拟向量Aloha协议的RFID标签数量估计系统及估计方法。

基于虚拟向量Aloha协议的RFID标签数量估计系统包括：

基于Aloha协议的虚拟向量生成模块、向量分析与概率估计执行模块、单阅读器轮询模块、结果处理模块；

所述基于Aloha协议的虚拟向量生成模块用于生成目标标签集合的期望向量V_k[·]并收集获得响应的响应向量V_c[·]；

所述向量分析与概率估计执行模块用于对期望向量V_k[·]与响应向量V_c[·]进行对比与分析，得到目标标签的数量估计；

所述单阅读器轮询模块用于将阅读器在有效范围内进行移动，并执行基数估计算法实现对目标标签数量的初步估计；

所述结果处理模块用于将单阅读器轮询模块得到的目标标签数量初步估计结果进行去重及汇总，获得目标标签集合的数量的精确估计。

基于虚拟向量Aloha协议的RFID标签数量估计方法具体过程为：