專利名稱：一種基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)中的防碰撞方法，尤其涉及基于樹 形搜索的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(RadioFrequency Identification，RFID)是一種具有實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確 采集等特點(diǎn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID系統(tǒng)主要由閱讀器(Reader)、標(biāo)簽(Tag)和應(yīng)用系統(tǒng)三 部分組成，閱讀器和標(biāo)簽之間采用無(wú)線信道進(jìn)行通信。標(biāo)簽可分為主動(dòng)式標(biāo)簽和被動(dòng)式標(biāo) 簽兩種，其中被動(dòng)式標(biāo)簽由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，體積較小，得到廣泛應(yīng)用。被動(dòng)式標(biāo)簽屬 于無(wú)源設(shè)備，標(biāo)簽在接收到閱讀器的指令后會(huì)立即響應(yīng)，發(fā)送自己的標(biāo)號(hào)或者數(shù)據(jù)信息。但 當(dāng)同一信道中有多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)某個(gè)閱讀器時(shí)，標(biāo)簽數(shù)據(jù)間就會(huì)相互干擾，導(dǎo)致閱讀器 無(wú)法正常讀取任何一個(gè)標(biāo)簽數(shù)據(jù)，即發(fā)生所謂的標(biāo)簽沖突或碰撞。為了解決多個(gè)標(biāo)簽同時(shí) 識(shí)別的問題，就需要設(shè)置防碰撞算法來(lái)協(xié)調(diào)閱讀器和多個(gè)標(biāo)簽之間的通信。標(biāo)簽防碰撞算法可分為ALOHA算法、樹形算法兩大類。在現(xiàn)行的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IS018000-6中，采用了 ALOHA算法和Binary Tree ( 二進(jìn)制樹算法)解決碰撞；EPCClass 1 protocol中采用Query Tree (查詢樹算法)解決碰撞。ALOHA算法的基本特征是，系統(tǒng)將標(biāo)簽回復(fù)的信道按時(shí)間劃分為若干間隔(該間 隔稱為時(shí)隙)，并要求標(biāo)簽選擇其中一個(gè)回復(fù)。在操作中，閱讀器通過指令給每一個(gè)標(biāo)簽發(fā) 送概率(或可選時(shí)隙的范圍)，標(biāo)簽根據(jù)收到的時(shí)隙范圍，隨機(jī)的選擇一個(gè)時(shí)隙并按時(shí)回 復(fù)；若發(fā)生碰撞，再重新選擇并發(fā)送，或者在隨后的時(shí)隙內(nèi)重新選擇或發(fā)送，直到完成所有 標(biāo)簽的識(shí)別。經(jīng)典的ALOHA算法主要包括時(shí)隙ALOHA方法(S-ALOHA)和動(dòng)態(tài)時(shí)隙ALOHA方 法(DS-ALOHA)。Binary Tree ( 二進(jìn)制樹，BT)算法的基本特征是，每個(gè)標(biāo)簽有一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器， 生成0或1 ；每個(gè)標(biāo)簽有一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為0時(shí)，標(biāo)簽回復(fù)。由閱讀器發(fā)送指令 使所有標(biāo)簽開始回復(fù)，標(biāo)簽收到指令后，首先由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成0或1，這樣將要回復(fù)的 標(biāo)簽分為兩個(gè)子集；隨機(jī)數(shù)為0的標(biāo)簽立即回復(fù)，隨機(jī)數(shù)為1的標(biāo)簽將計(jì)數(shù)器值設(shè)為1 ；若 沒有碰撞并回復(fù)成功，則閱讀器發(fā)送指令確認(rèn)，并使其它標(biāo)簽將計(jì)數(shù)器值減1 ；若沒有返回 信息，閱讀器發(fā)送指令確認(rèn)，并使所有標(biāo)簽計(jì)數(shù)器值均減1，直到閱讀器收到標(biāo)簽的返回信 息；若標(biāo)簽碰撞，閱讀器發(fā)送指令，使碰撞標(biāo)簽產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)進(jìn)行分裂，其它標(biāo)簽計(jì)數(shù)器值加 1 ；如此循環(huán)，直到完成所有標(biāo)簽的識(shí)別。二進(jìn)制方法的改進(jìn)方法一動(dòng)態(tài)二進(jìn)制樹搜索方 法(DBT)，減少了閱讀器和標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳送中的冗余數(shù)據(jù)的傳送，提高了識(shí)別的性能，在ISO 18000-6中也得到應(yīng)用。Query Tree (查詢樹，QT)算法的基本特征是，閱讀器從查詢前綴池中選擇一個(gè)前綴(prefix)進(jìn)行查詢，初始時(shí)前綴池中包括1和0，所有標(biāo)簽均將收到的前綴與自己的標(biāo) 簽編號(hào)(ID)的起始部分進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果相同則以自己的標(biāo)簽編號(hào)進(jìn)行回復(fù)，如果 比較結(jié)果不同，則標(biāo)簽不予回復(fù)。如果沒有碰撞，則成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，閱讀器從前綴池中選取新的前綴繼續(xù)查詢；如果發(fā)生碰撞，則閱讀器將將剛剛發(fā)送的前綴增加一位1或0， 即prefix+ “1”和prefix+ “0”并放入前綴池，等待后續(xù)查詢使用；如果沒有回復(fù)，閱讀器 從前綴池中選取新的前綴繼續(xù)查詢；如此循環(huán)，直到前綴池為空，即完成所有標(biāo)簽的識(shí)別。ALOHA算法以時(shí)隙為基礎(chǔ)對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行分組識(shí)別，算法復(fù)雜度較低，但該算法存在兩 個(gè)主要的問題一是，由于時(shí)隙編號(hào)由標(biāo)簽隨機(jī)產(chǎn)生，致使部分標(biāo)簽始終無(wú)法被識(shí)別，即標(biāo) 簽饑餓現(xiàn)象；二是，由于時(shí)隙數(shù)目的限制，當(dāng)標(biāo)簽數(shù)目的增加，算法的性能急劇下降。二進(jìn)制 樹算法和查詢樹算法確保了標(biāo)簽的完全識(shí)別，但是也增加了算法的復(fù)雜度。ALOHA算法和 樹形算法都不可避免的存在空時(shí)隙或空搜索的情況，即存在某些時(shí)隙或搜索狀態(tài)下沒有任 何標(biāo)簽響應(yīng)的情況，因此識(shí)別算法的性能和效率受到很大的影響。同時(shí)，查詢樹算法的性能 還受到標(biāo)簽編號(hào)分布情況的影響。目前很多的改進(jìn)算法，如回退算法，修剪枝算法，倒置搜 索，估值算法等很多方法，雖然在一定程度上減少了空時(shí)隙或空搜索的情況，但同時(shí)增加了 算法本身的復(fù)雜度，也增加了算法實(shí)現(xiàn)的困難程度。以上方法各有優(yōu)劣，可以根據(jù)情況應(yīng)用于不同的環(huán)境。例如當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量較少，識(shí) 別時(shí)間要求較短時(shí)，可以選用ALOHA算法；當(dāng)標(biāo)簽編號(hào)較短，且重復(fù)位叫少時(shí)，可以選用查 詢樹算法；當(dāng)標(biāo)簽數(shù)目較多，而對(duì)識(shí)別時(shí)間要求不高時(shí)，可以選用二進(jìn)制樹算法。目前所要 求的是在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量標(biāo)簽的完全識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于RFID系統(tǒng)的基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方 法，即碰撞樹算法(Collision Tree)，記為CT算法。該方法以較低的算法復(fù)雜度，消除了傳 統(tǒng)樹形算法中的空搜索或空周期，提高了標(biāo)簽識(shí)別效率，降低了識(shí)別時(shí)間和功耗；同時(shí)，該 方法不受標(biāo)簽編號(hào)分布的影響，適用于各種分布的多標(biāo)簽識(shí)別場(chǎng)合。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過采取以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本思想是通過直接根據(jù)標(biāo)簽響應(yīng)序列中的首位碰撞位的位置來(lái)生成 新的搜索前綴，也據(jù)此將發(fā)生碰撞的標(biāo)簽分成兩個(gè)子集，并分別進(jìn)行后續(xù)識(shí)別。該方法改變 了查詢樹中由閱讀器主導(dǎo)的逐位搜索方式，以及二進(jìn)制樹方法和ALOHA方法中隨機(jī)過程帶 來(lái)的不確定性，因此消除了傳統(tǒng)方法中的空時(shí)隙或空搜索過程(在空時(shí)隙或空搜索中，沒 有任何標(biāo)簽響應(yīng)閱讀器的請(qǐng)求)。本發(fā)明的具體方法如下(1)閱讀器從前綴池中讀取搜索前綴prefix，初始時(shí)搜索前綴為空串，發(fā)送識(shí)別 請(qǐng)求命令。(2)該閱讀器識(shí)別域中待識(shí)別的標(biāo)簽，將收到的前綴prefix與自己的編號(hào)ID進(jìn)行 比較，如果編號(hào)的前面部分與prefix相一致，則發(fā)送各自標(biāo)簽編號(hào)ID中除與prefix相一 致部分之外的余下部分。(3)閱讀器接收標(biāo)簽的響應(yīng)；如果沒有響應(yīng)，則表明沒有待識(shí)別的標(biāo)簽；如果收到 的編號(hào)串中沒有碰撞發(fā)生，則成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，且該標(biāo)簽的編號(hào)由搜索前綴prefix與 收到的編號(hào)串連接構(gòu)成；如果收到的編號(hào)串中發(fā)生碰撞，記首位碰撞位為D。，則生成兩個(gè)新的搜索前綴，它們末位，即碰撞位D。所在位的值分別設(shè)置為0或1，其余部分由搜索前綴 prefix與接收到的編號(hào)串中首位碰撞位之前的部分構(gòu)成，并將兩個(gè)新前綴放入前綴池，等待后續(xù)搜索。(4)重復(fù)進(jìn)行上述過程，直到完成所有標(biāo)簽的識(shí)別。本發(fā)明方法中的閱讀器搜索流程和標(biāo)簽的響應(yīng)流程如圖1所示，圖2給出了采用 本發(fā)明方法進(jìn)行多標(biāo)簽識(shí)別的基本過程和碰撞樹的基本結(jié)構(gòu)。本發(fā)明至少具有如下創(chuàng)新或優(yōu)勢(shì)(1)直接根據(jù)首位碰撞位生成新的搜索前綴，且搜索前綴隨著碰撞發(fā)生的實(shí)際位 置動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)；(2)在根據(jù)碰撞位生成新前綴的同時(shí)，也將待識(shí)別的標(biāo)簽集合分為了兩個(gè)子集，其 中一個(gè)子集中所有標(biāo)簽滿足碰撞位D。的值為0，另一個(gè)子集中所有標(biāo)簽滿足碰撞位D。的值 為1，并且兩個(gè)子集均不為空；(3)通過(1)和(2)消除了采用傳統(tǒng)算法進(jìn)行多標(biāo)簽識(shí)別過程中出現(xiàn)的空時(shí)隙或 空搜索狀態(tài)，有效減少了搜索次數(shù)，提高了搜索效率；理論和實(shí)驗(yàn)均表明本發(fā)明算法的效率 超過了 50% ；(4)編號(hào)與前綴相匹配的標(biāo)簽在響應(yīng)時(shí)，只回傳與前綴不相同的編號(hào)部分，減少了 信息的傳輸量，降低了系統(tǒng)能耗；(5)本算法對(duì)閱讀器和標(biāo)簽均沒有附加要求，特別是標(biāo)簽只需要根據(jù)收到的前綴 進(jìn)行決定響應(yīng)，而不需要記錄歷史的過程，所以本發(fā)明算法簡(jiǎn)單，可用于無(wú)源被動(dòng)式多標(biāo)簽 的識(shí)別環(huán)境；(6)由于算法直接針對(duì)碰撞進(jìn)行處理，理論和實(shí)驗(yàn)均表明算法性能只與標(biāo)簽數(shù)量 有關(guān)，而與標(biāo)簽編號(hào)的分布狀況無(wú)關(guān)，所以本發(fā)明算法可應(yīng)用于各種分布的多標(biāo)簽識(shí)別環(huán)境。


圖1是本發(fā)明方法的算法流程(a)閱讀器的識(shí)別流程，(b)標(biāo)簽的響應(yīng)流程。圖2是采用本發(fā)明方法(CT)完成五個(gè)標(biāo)簽(0001、0010、0011、1110、1111)識(shí)別的 一個(gè)實(shí)例(a)標(biāo)簽的識(shí)別過程，(b)描述該識(shí)別過程的碰撞樹。圖3是采用查詢樹方法(QT)完成與圖2中相同五個(gè)標(biāo)簽識(shí)別的例子(a)標(biāo)簽的 識(shí)別過程，(b)描述該識(shí)別過程的查詢樹。圖4是采用二進(jìn)制樹方法(BT)完成與圖2中相同五個(gè)標(biāo)簽識(shí)別的例子(a)標(biāo)簽 的識(shí)別過程，(b)描述該識(shí)別過程的二進(jìn)制樹。圖5是本發(fā)明方法在識(shí)別效率上的優(yōu)勢(shì)曲線。圖6是本發(fā)明方法在識(shí)別速度上的優(yōu)勢(shì)曲線。圖7是本發(fā)明方法應(yīng)用的典型場(chǎng)景，即單個(gè)閱讀器對(duì)多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別的環(huán)境。圖8是采用曼徹斯特編碼區(qū)分碰撞位的原理圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1給出了本發(fā)明方法的算法流程。算法采用堆棧結(jié)構(gòu)作為前綴池，算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。待識(shí)別的標(biāo)簽只需要接收命令，將命令中的前綴與自身編號(hào)的前端部分進(jìn)行比較，如果 一致，就發(fā)送自身編號(hào)的余下部分；如果不一致，則不做任何操作。也就是說(shuō)，標(biāo)簽的響應(yīng)和 處理與過往的識(shí)別狀態(tài)無(wú)關(guān)，因此該方法可以應(yīng)用于無(wú)源被動(dòng)式標(biāo)簽的識(shí)別。
圖2給出了本發(fā)明方法的一個(gè)識(shí)別過程實(shí)例和碰撞樹的基本結(jié)構(gòu)。由于是根據(jù) 碰撞直接決定生成新的搜索前綴，并據(jù)此對(duì)待識(shí)別標(biāo)簽進(jìn)行分組，所以整個(gè)識(shí)別過程中沒 有空時(shí)隙或空搜索的狀態(tài)。由本發(fā)明方法的目的和算法識(shí)別過程的特點(diǎn)，碰撞樹為滿二叉 樹，每一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)至少與兩個(gè)標(biāo)簽相對(duì)應(yīng)，每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)僅對(duì)應(yīng)一個(gè)識(shí)別到的標(biāo)簽，碰 撞樹中沒有空節(jié)點(diǎn)，如圖2(b)所示。由滿二叉樹的性質(zhì)，對(duì)于N個(gè)標(biāo)簽，碰撞樹的葉節(jié)點(diǎn)也 為N，碰撞樹的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為2N-1，所以完成N個(gè)標(biāo)簽的識(shí)別，總共只需要2N-1次搜索過程， 而單標(biāo)簽識(shí)別的平均搜索次數(shù)為(2-1/N)次。所以本發(fā)明方法的識(shí)別效率(識(shí)別標(biāo)簽數(shù)與 完成這些標(biāo)簽識(shí)別的搜索次數(shù)之比)超過了 50% .圖2、圖3、圖4給出了分別采用本發(fā)明算法(CT)、查詢樹算法(QT)和二進(jìn)制樹算 法(BT)識(shí)別5個(gè)標(biāo)簽(0001、0010、0011、1110、1111)的識(shí)別過程，以及相應(yīng)的碰撞樹、查詢 樹和二進(jìn)制樹結(jié)構(gòu)。對(duì)比圖2、圖3、圖4可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明算法消除了空搜索周期和空閑節(jié) 點(diǎn)，減少了搜索次數(shù)，提高了識(shí)別效率。圖5、圖6分別給出了在標(biāo)簽編號(hào)均勻分布環(huán)境下，與傳統(tǒng)經(jīng)典防碰撞方法相比 較，本發(fā)明方法在識(shí)別效率(識(shí)別標(biāo)簽數(shù)與完成這些標(biāo)簽識(shí)別的搜索次數(shù)之比)和識(shí)別速 度(單位時(shí)間內(nèi)平均識(shí)別標(biāo)簽的數(shù)量)上的優(yōu)勢(shì)。其中BT為二進(jìn)制樹算法，DBT為動(dòng)態(tài) 二進(jìn)制樹算法，QT為查詢樹算法，S-ALOHA為時(shí)隙ALOHA算法，DS-ALOHA為動(dòng)態(tài)時(shí)隙ALOHA 算法，CT為本發(fā)明的碰撞樹算法。需要說(shuō)明的是，在S-ALOHA和DS-ALOHA算法的每次實(shí)驗(yàn) 中，時(shí)隙數(shù)的取值與標(biāo)簽數(shù)目相等。本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，具體應(yīng)用于單個(gè)閱讀器 和多個(gè)標(biāo)簽組成的多標(biāo)簽識(shí)別環(huán)境中，如圖7所示，解決多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送信息所引發(fā)的 標(biāo)簽碰撞問題。本發(fā)明方法對(duì)于標(biāo)簽的特點(diǎn)和標(biāo)簽編號(hào)的分布沒有特殊要求，可進(jìn)行無(wú)源 被動(dòng)式標(biāo)簽的識(shí)別和防碰撞處理。本發(fā)明算法中標(biāo)簽編號(hào)采用曼徹斯特編碼(Manchester Coding)進(jìn)行傳送，因?yàn)楦鶕?jù)曼徹斯特編碼，閱讀器能夠正確區(qū)分出正確的二進(jìn)制位和發(fā)生 碰撞的二進(jìn)制位，如圖8所示。下面以6個(gè)標(biāo)簽的識(shí)別過程為例，結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的 詳細(xì)說(shuō)明。記這6 個(gè)標(biāo)簽及其編號(hào)分別為=Tl =00000100, T2 :11001101，T3 :01101111，T4 00001100，T5 =11000011, T6 :10011011，采用堆棧作為前綴池，存儲(chǔ)后續(xù)搜索需要用到的前
綴，根據(jù)圖1所示的算法流程，本發(fā)明的具體實(shí)施過程步驟如下步驟1⑴閱讀器以空串為前綴參數(shù)，即prefix = NULL，發(fā)查詢命令；(2)6個(gè)標(biāo)簽 均產(chǎn)生響應(yīng)，各自發(fā)送自身的編號(hào)(ID) ； (3)閱讀器收到的信號(hào)串為“XXXXXXXX”，其中X表 示其所在位發(fā)生碰撞，發(fā)生碰撞，閱讀器根據(jù)前綴生成規(guī)則生成兩個(gè)新前綴“ 1”和“0”，并 依次壓入堆棧(前綴池)；(4)此時(shí)堆棧中的值(前綴)，自棧頂開始依次為“0”、“1”.步驟2(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“0”，prefix =“0”，發(fā)查詢命 令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T1、T3、T4產(chǎn)生響應(yīng)，各自發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即 第2位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“ΧΧ0Χ1ΧΧ”，發(fā)生碰撞，閱讀器根據(jù)前綴生成規(guī)則 生成兩個(gè)新前綴“01”、“00”，并依次壓入堆棧；(4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依次為 “00”、“01”、“1”·
步驟3(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“00”，prefix =“00”，發(fā)查詢 命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽Tl、T4產(chǎn)生響應(yīng)，各自發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即 第3位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“00X100”，發(fā)生碰撞，閱讀器根據(jù)前綴生成規(guī)則 生成兩個(gè)新前綴“00001”、“00000”，并依次壓入堆棧；(4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依 次為“ 00000 ”、“ 00001 ”、“ 01 ”、“ 1 ” .步驟4(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“00000”，prefix =“00000”， 發(fā)查詢命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽Tl產(chǎn)生響應(yīng)，發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即 第6位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“100”，沒有發(fā)生碰撞，成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，其 編號(hào)為“00000100”，即標(biāo)簽Tl ；⑷此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依次為“00001”、“01”、 “1”. 步驟5(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴"00001", prefix = "00001 發(fā)查詢命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T4產(chǎn)生響應(yīng)，發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即第 6位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“100”，沒有發(fā)生碰撞，成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，其編 號(hào)為“00001100”，即標(biāo)簽T4; (4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依次為:“01”、“1”.步驟6(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“01”，prefix =“01”，發(fā)查詢 命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T3產(chǎn)生響應(yīng)，發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即第3位至 第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“101111”，沒有發(fā)生碰撞，成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，其編號(hào)為 “01101111”，即標(biāo)簽 T3 ；(4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依次為“1”.步驟7(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“1”，prefix =“1”，發(fā)查詢命 令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T2、T5、T6產(chǎn)生響應(yīng)，各自發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即 第2位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“Χ0ΧΧΧΧ1”，發(fā)生碰撞，閱讀器根據(jù)前綴生成規(guī)則 生成兩個(gè)新前綴“01”、“00”，并依次壓入堆棧；(4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依次為 “10”、“11”.步驟8(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“ 10”，prefix =“10”，發(fā)查詢 命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T6產(chǎn)生響應(yīng)，發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即第3位至 第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“011011”，沒有發(fā)生碰撞，成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，其編號(hào)為 “10011011”，即標(biāo)簽 T6 ；(4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依次為“11”.步驟9(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“ 11”，prefix =“11”，發(fā)查詢 命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T2、T5產(chǎn)生響應(yīng)，各自發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即 第3位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“00ΧΧΧ1”，發(fā)生碰撞，閱讀器根據(jù)前綴生成規(guī)則 生成兩個(gè)新前綴“11001”、“11000”，并依次壓入堆棧；(4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依 次為“ 11000”、“11001”.步驟10⑴閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“11000”，prefiX =“11000”， 發(fā)查詢命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T5產(chǎn)生響應(yīng)，發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即第 6位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“011”，沒有發(fā)生碰撞，成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，其編 號(hào)為“11000011”，即標(biāo)簽T5 ;(4)此時(shí)堆棧中的值，自棧頂開始依次為:“11001”.步驟11(1)閱讀從堆棧(前綴池)中彈出一個(gè)前綴“11001”，prefix =“11001”，發(fā)查詢命令；(2)編號(hào)與該前綴相匹配的標(biāo)簽T2產(chǎn)生響應(yīng)，發(fā)送自身編號(hào)的余下部分，即第 6位至第8位；(3)閱讀器收到信號(hào)串為“101”，沒有發(fā)生碰撞，成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，其編 號(hào)為“11001101”，即標(biāo)簽T2 ;(4)此時(shí)堆棧為空，表明已經(jīng)完成全部標(biāo)簽的 識(shí)別。
權(quán)利要求
一種基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，應(yīng)用于射頻識(shí)別系統(tǒng)中單個(gè)閱讀器和多個(gè)標(biāo)簽組成的多標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)中，解決多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)與閱讀器通信時(shí)所產(chǎn)生的碰撞問題，采用如下工作步驟(1)閱讀器從前綴池中讀取搜索前綴prefix，初始時(shí)搜索前綴為空串，發(fā)送識(shí)別請(qǐng)求命令；(2)該閱讀器識(shí)別域中待識(shí)別的標(biāo)簽，將收到的前綴prefix與自己的編號(hào)ID進(jìn)行比較，如果編號(hào)ID的前面部分與prefix相一致，則發(fā)送各自標(biāo)簽編號(hào)ID中除與prefix相一致部分之外的余下部分；(3)閱讀器接收標(biāo)簽的響應(yīng)；如果沒有響應(yīng)，則表明沒有待識(shí)別的標(biāo)簽；如果收到的編號(hào)串中沒有碰撞發(fā)生，則成功識(shí)別到一個(gè)標(biāo)簽，且該標(biāo)簽的編號(hào)由搜索前綴prefix與收到的編號(hào)串連接構(gòu)成；如果收到的編號(hào)串中發(fā)生碰撞，記首位碰撞位為Dc，則生成兩個(gè)新的搜索前綴，它們末位，即碰撞位Dc所在位的值分別設(shè)置為0或1，其余部分由搜索前綴prefix與接收到的編號(hào)串中首位碰撞位之前的部分構(gòu)成，并將兩個(gè)新前綴放入前綴池，等待后續(xù)搜索；(4)重復(fù)進(jìn)行上述過程，直到完成所有標(biāo)簽的識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，其特征在于，根據(jù)首 位碰撞位生成新的搜索前綴，且搜索前綴隨著碰撞發(fā)生的實(shí)際位置動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，其特征在于，發(fā)生碰 撞的標(biāo)簽根據(jù)首位碰撞位D。的值被分為兩個(gè)組，一個(gè)組中標(biāo)簽滿足D。= 0，另一個(gè)組中標(biāo) 簽滿足D。= 1.
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，其特征在于，響應(yīng)標(biāo) 簽只發(fā)送各自編號(hào)ID中除與prefix相一致部分之外的余下部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，其特征在于，所述碰 撞樹為滿二叉樹，且每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)識(shí)別到的標(biāo)簽，每一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一次碰 撞發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述之基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，其特征在于，碰撞樹 中每一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)至少與兩個(gè)標(biāo)簽相對(duì)應(yīng)，每一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)僅與一個(gè)標(biāo)簽相對(duì)應(yīng)，碰撞樹 中沒有空節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于碰撞樹的多標(biāo)簽識(shí)別防碰撞方法，應(yīng)用于單個(gè)閱讀器和多個(gè)標(biāo)簽組成的多標(biāo)簽識(shí)別環(huán)境，解決了多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)與閱讀器通信時(shí)所產(chǎn)生的碰撞問題。本發(fā)明通過直接根據(jù)標(biāo)簽響應(yīng)序列中的首位碰撞位的位置來(lái)生成新的搜索前綴，也據(jù)此將發(fā)生碰撞的標(biāo)簽分成兩個(gè)子集，并分別進(jìn)行后續(xù)識(shí)別；改變了查詢樹中由閱讀器主導(dǎo)的逐位搜索方式以及二進(jìn)制樹方法和ALOHA方法中隨機(jī)過程帶來(lái)的不確定性；消除了傳統(tǒng)方法中的空時(shí)隙或空搜索過程。理論和實(shí)驗(yàn)均表明本發(fā)明方法的識(shí)別效率超過了50％，降低了系統(tǒng)能耗。本發(fā)明方法性能不受標(biāo)簽編號(hào)分布的影響，適用于各種分布的多標(biāo)簽識(shí)別場(chǎng)合，以及無(wú)源被動(dòng)式多標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06K7/00GK101840489SQ20101019040
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者馮全源, 賈小林 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)