[发明专利]一种基于弦截迭代的射频识别标签防碰撞方法

摘要

一种基于弦截迭代的射频识别标签防碰撞方法，采用基于弦截迭代法估计剩余标签数，在此基础上，根据待识别标签数与帧长度相等的原则，自适应动态调整后续帧长度，以实现最优识别效率。针对弦截迭代法估计剩余标签数产生的伪解，通过广播两个试探帧并统计试探识别效率确定伪解并加以剔除。实例结果表明本发明所提出的方法剩余标签数估计精度达到97%以上，能满足标签防碰撞估计精度要求。全局吞吐量性能显著优于当前国际标准所采用的Q算法，接近理想系统。

主权项

1.一种基于弦截迭代的射频识别标签防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：/n假设阅读器覆盖范围内有n个标签，识别过程由阅读器控制，首先由阅读器发起查询命令Query(Q)，该命令携带帧时隙参数Q，即本识别帧包含Q个时隙，收到命令后每个标签随机产生一个不大于Q的整数S_i，其中，参数i＝1,2…n，表示期望在第S_i时隙响应阅读器；/n随后阅读器发送识读命令Read，标签收到Read命令后,将自己的时隙号S_i 减1，如果结果为0则在本时隙响应阅读器，照此方法发送Q次Read命令，完成第一帧全部Q个时隙的识读；/n对阅读器而言，初始标签数n预先并不知道，为了提高整个识别周期全局吞吐量性能，需要对n进行估计，在已知第一帧成功识别标签数N_s的基础上，利用弦截法估计初始标签数在此基础上将第二帧帧长度设置为实现最优识别效率，后续帧采用类似处理，直至完成所有标签识别；/n所述的初始标签数估计步骤如下：/n假设第一帧帧长度为Q,待识别标签数为n,每个标签产生随机数S_i＝m，并且m小于Q，其概率为P＝1/Q,r个标签占用一个时隙的概率P(Q,n,r)为：/n /n很明显，按照r等于1，等于0，或者大于1三种情况可以分别得出有效时隙，空时隙，或者碰撞时隙的概率，当r＝1时的有效时隙的概率为：/n /n所示一帧内的有效时隙期望值为：/n /n式(3)左边为有效识别标签的期望值，第一帧识别完成后可以用实际有效值代替，通过解方程求解n的估计式(3)为超越方程，采用弦截迭代法求解；完成第一帧识别后可以获得有效识别标签数N_s的值，在式(3)中令E[P(Q,n,1)]＝N_s，并令：/n /n令式(4)等于0解方程，可以得到方程的根x,取整即可得到待识别标签数的估计值/n弦截法是利用在(ξ,f(ξ))处的切线代替曲线y＝f(x),这里ξ是方程的根，假设初始估计根为x₀和x₁，则切线方程为：/ng(x)＝ax+b (5)/n满足条件g(x₀)＝f(x₀),g(x₁)＝f(x₁)/n这条直线称为弦截线，可以通过下式获得/n /n令g(x)＝0,解方程的根为x₂，则/n /n重复此步骤,利用x₁和x₂产生新的弦截线,并用其根近似ξ，这样就可以产生一般迭代公式/n /n开始启动迭代之前，需要确定三个参数x₀,x₁,和N，N为最大迭代次数；/n假设ε为误差容限,则迭代终止准则为|f(x_n+1)|≤ε,|x_n+1-x_n|≤ε,或者迭代次数大于等于N；/n初始标签估计方法，必然会产生伪解，需要加以剔除，剔除伪解具体过程如下：/n对(4)求一阶导数得/n /n在实际应用中Q>>1，所以(1-1/Q)^x-1＞0，用泰勒级数将(9)展开得/n /n令(10)等于0求得极值点x_opt≈Q，即当待识别标签数大约等于Q时识别效率最大，理论上，实际有效识别标签数N_s不大于最优成功时隙数的期望值当时，方程(4)有唯一解；由(10)可以看出，当x<Q时，f'(x)＞0，(4)单调递增；当x>Q时，f'(x)＜0，(4)单调递减，所以当时方程(4)有两个解，分别位于x_opt的两侧，必然有一个是伪解，需要将其剔除；用弦截迭代法求解(4)需要设置两个初始值x₀和x₁，由于Q是已知的，对于存在双解的情况，通过初始值的设置可以控制解的位置；设置x₀和x₁均小于Q，则迭代产生的解x_l即小于x_opt，反之设置x₀和x₁均大于Q，则迭代产生的解x_u即大于x_opt；令为最接近x_l的整数，即为最接近x_u的整数，即阅读器分别以和为参数，发送两个试探命令QueryT(Q)，分别进行两个试探帧的识别，并统计对应的有效识别标签数，分别为N_sl和N_su，在试探阶段成功识别的标签并不进入静默状态，只是用来统计有效识别标签数；根据识别效率判断，如果N_sl/(round(x_l)-N_s)>＝N_su/(round(x_u)-N_s)，则否则剔除伪解之后即可进行后续帧的识别，直到完成所有标签识别，结束本识别周期；/n其中，利用实数x代替式(3)中的整数n，求出方程的实数解以后对实数x取整作为n的估计值假设N为弦截迭代法解超越方程最大迭代次数，x₀、x₁为初始估计根，count为迭代次数计数器，f(x₀)、f(x₁)为对应x₀、x₁的函数值，为了简化书写，在算法步骤中用y₀、y₁代替f(x₀)、f(x₁)，ε为误差容限。/n