[发明专利]一种基于特征组的查询树多标签并发识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于特征组的查询树多标签并发识别方法及系统，其根据标签返回的数据串的特征将整个数据串空间划分为多个互不相交的子集，每个子集包含若干个不同的数据串，子集中的每个数据串可以视为一个完整标签ID或部分ID，且每个子集都对应的唯一的查询前缀，该前缀的长度固定，不会随着碰撞发生的实际位置动态增长，当来源于同一个子集的多个数据串同时返回时，读写器可以在一个时隙中同时识别它们，消除了传统方法中碰撞时隙无法被充分利用的问题，极大的加快了查询速度，有效的减少了查询次数，提高了查询效率，减少了信息的传输量。

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的射频识别(RFID)未知标签识别技术领域，尤其涉及一种基于特征组的查询树多标签并发识别方法及系统。

背景技术

射频识别(RFID)是一种基于反向散射的无线通信技术，用于自动识别远程目标物体，现已被广泛应用于访问控制、供应链管理和其他领域。一个典型的RFID系统由单个读写器和多个能量受限的低成本电子标签组成。标签被贴在众多目标物体表面，每个标签都拥有一个唯一的识别标识(ID)。读写器可以通过识别标签来获取目标物体的信息。RFID系统的目标任务是快速识别读写器工作范围内的所有标签。然而，由于标签和读写器之间的通信是建立在共享的无线信道上，因此当多个标签同时向读写器返回数据时，会造成多标签碰撞问题。多标签碰撞不仅会引发标签数据的重传还会降低整个RFID系统的识别效率。因此，有效的多标签防碰撞协议对于RFID系统而言至关重要。

标签防碰撞可以分为两类，分别是基于Aloha的方法和基于树的方法。在基于Aloha的方法中，读写器通过发送带有参数F(F代表帧长，表示一帧中可用时隙的数量)的查询命令来询问标签。收到查询命令的标签会在一帧中随机选择一个时隙来响应并返回一个16比特的伪随机数(RN16)。读写器通过解码标签返回的RN16来确定时隙的状态。对于一个给定的时隙，它有碰撞(多个标签返回RN16)，空闲(无标签返回RN16)和成功(只有一个标签返回RN16)三种状态。当一帧结束后，读写器根据统计到的时隙状态分布情况来估算未识别标签数量。基于Aloha方法的关键在于根据估算到的未识别标签数量来设定合理的帧长。目前，基于Aloha方法的主要缺点是：1)帧长的设置取决于未识别标签数量的估计精度。伴随估计精度的提升，方法的复杂度也会增加，从而使得方法的适用性受到限制。2)存在标签饥渴问题，即有些标签长时间内无法被正确识别。3)目前基于Aloha的方法都会遭遇性能瓶颈，其吞吐率无法超过0.368。

基于树的方法本质上将碰撞的标签集合不断地划分为更小的子集，直到成功的识别到一个标签。通常地，基于树的方法可以进一步细分为查询树方法和二进制分裂方法。其中查询树方法是典型的无记忆方法。所谓无记忆指的是标签除了自身的ID无需增加额外的存储空间。在查询树方法中，读写器用带有查询前缀(二进制数据串)的查询命令来问询标签，那些自身ID同查询前缀相匹配的标签会响应并返回ID数据给读写器。一旦检测到碰撞，读写器会在原先的查询前缀基础上分别增加0和1，生成新的查询前缀并再次问询标签，直到所有的标签被成功识别。现有的查询树方法大多关注如何减少碰撞，而碰撞信息都被直接丢弃，从而限制了标签识别性能的进一步提升。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种基于特征组的查询树多标签并发识别方法及系统，能够加快查询速度，有效的减少了查询次数，提高了查询效率，减少了信息的传输量且性能稳定。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种基于特征组的查询树多标签并发识别方法，其包括：

根据标签返回的数据串的特征将整个数据串空间划分为多个互不相交的子集，每个子集包含若干个不同的数据串，子集中的每个数据串可以视为一个完整标签ID或部分ID，且每个子集都对应的唯一的查询前缀，该前缀的长度固定，不随着碰撞发生的实际位置动态增长，当来源于同一个子集的多个数据串同时返回时，读写器可以在一个时隙中同时识别它们。