[发明专利]一种RFID标签信息采样方法

说明书

本发明提供的RFID标签信息采样方法，涉及物联网网络信息技术领域，通过设计RFID阅读器与标签总体集合S中的标签之间的协议P_S，解决RFID系统中的标签信息采样问题；本发明公开的协议P_S包括两个阶段，在两个阶段分别确定标签的状态，即P_S‑1采用第一随机种子计算哈希函数实现从标签总体集合S的N个不同标签中随机抽取K个标签构成标签信息采样子集T，标签总体集合S中任何带有K个标签的子集被选中为T的概率相等；P_S‑2阶段采用第二随机种子计算哈希函数结合RFID阅读器的特性在多轮通信回合下确定标签的状态变换，实现标签信息采样子集T中的任一个标签都被告知其唯一顺序向RFID阅读器报告其标签信息。

技术领域

本发明涉及物联网网络信息技术领域，具体涉及一种RFID标签信息采样方法。

背景技术

在过去的十几年中，射频识别(RFID)技术被广泛应用于跟踪移动对象，管理供应链，以及控制仓库库存。从概念上讲，这些应用程序中的RFID系统由三个组件组成，包括RFID标签、RFID阅读器和后端服务器。

其中，每一个RFID标签都带有唯一的96位或128位的ID，存储在其芯片中，被附加到不同的物理对象，并作为这些对象的唯一标识符。标签还携带标签信息，标签信息可以是标签对象的属性数据，也可以是传感器数据(例如环境数据)。在许多应用中，RFID标签通过添加传感器，达到监视标签对象的状态或周围的环境条件。每个RFID阅读器都部署在用户感兴趣的位置，用于感应范围内的标签，并从这些标签收集ID和标签信息。后端服务器连接到RFID系统中的每个阅读器，为它们提供所需的信息存储和计算。

标签信息采样是RFID系统中一个基本并且重要的功能，即从大的标签总体集合S中选择出K个具有不同标签的标签信息采样子集T，通知T中每个标签按顺序报告标签信息。更具体地说，标签信息采样需要设计一个协议，通过该协议可有效地将S中的所有标签放入分类集，通过从分类集中随机抽取一个标签，连续地确定下一个标签t，直到选择了K个标签，形成一个标签信息采样子集T，通知任一个标签信息采样子集T中的K个标签排列顺序。显然，在实现此功能之后，阅读器可以在标签信息采样子集T中按照顺序收集标签携带的标签信息，完成采样任务。

标签信息采样在许多标签管理问题中有广泛的应用，例如监视和收集标签的信息。当一个标签被附加到一个物理对象时，与这个对象相关的类别信息会被预先加载到这个标签的芯片内存中，以便进行实时查询。但是，当用户需要分析一个数据量大的总体集合S的状态或特征时，从总体集合S中的每个标签对收集标签信息是耗时的且不必要的。

例如对于物理对象，其上标签的书面分类信息可以是鞋子的品牌，衣服的制造商等。在该场景中，由于属于一个类别中的所有标签都加载了相同的信息，因此不需要要求每个标签报告，相反，随机选择少量的数字标签就足以对类别信息进行健壮的采样，也能达到防止传输错误、标签丢失或故障的效果。又如，用传感器增强的RFID标签类型，例如WISP标签。这种标签可以反馈其id以及与被标签对象状态或周围环境条件相关的实时传感器数据。在这种情况下，由于环境数据的冗余性，必须进行智能管理和及时分析，例如当需要定期从大量标签群体中收集传感器数据时，可以一次随机选择少量标签并收集其传感器数据，以达到节省传感器电池的目的。

为了设计一个通信成本低、并有效解决标签信息采样问题的协议，存在两个技术问题；首先，为了获得交底的通信成本，需要分析必须在阅读器和标签之间传输的基本信息，以便解决标签信息采样问题，该过程非常复杂，需要将标签信息采样问题的协议转换为表示标签总体的任何标签信息采样子集的编码过程。现有技术中，不存在可以直接依赖应用的通信成本下界。其次，我们需要设计一个协议，并能证明协议的有效性，该过程也很难实现，因为不能让用户预先设置具有K个标签的标签信息采样子集，还需要保证来自标签总体集合S的具有K个标签的每个标签信息采样子集都有相等的被选中的概率。同时，必须以{1,2,...,K}中的唯一顺序快速告知标签信息采样子集T中的每个标签，这一点更加困难。

发明内容