一種基于rfid的高效信息收集協(xié)議的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線射頻識(shí)別領(lǐng)域，具體為一種基于RFID的高效信息收集協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0002]在大型RFID (Rad1 Frequency IDentificat1n)系統(tǒng)中，部署著大量集成有微傳感器的標(biāo)簽(如無(wú)專門說(shuō)明，以下都簡(jiǎn)稱為標(biāo)簽)，這些標(biāo)簽不僅能夠提供其標(biāo)簽ID號(hào)，而且還可以報(bào)告其附著的產(chǎn)品或者處于的環(huán)境中的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的信息，這有利于許多實(shí)際應(yīng)用。比如:在大型的冷藏食品存儲(chǔ)設(shè)施中，冷凍食品上面都貼著集成有溫度傳感器的RFID標(biāo)簽，閱讀器部署在天花板上定期閱讀標(biāo)簽上的溫度信息。如果閱讀器發(fā)現(xiàn)有不正常的溫度，就可以有效的識(shí)別出現(xiàn)故障的相應(yīng)設(shè)備，并且及時(shí)的提醒工作人員進(jìn)行檢查，這有助于確保食品的質(zhì)量。目前標(biāo)簽信息收集協(xié)議包括輪詢算法、幀時(shí)隙Aloha算法、單個(gè)哈希算法、多個(gè)哈希算法等，但是這些算法都不能達(dá)到時(shí)間高效性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的信息收集方法時(shí)間高效性差的問(wèn)題，提供了一種基于RFID的高效信息收集協(xié)議。
[0004]本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于RFID的高效信息收集協(xié)議，包括以下步驟:
51:閱讀器廣播一個(gè)命令〈R，X〉，命令中包含一個(gè)隨機(jī)種子數(shù)R和一個(gè)整數(shù)X，其中X的值為pXM，M為監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)，P為設(shè)定的監(jiān)控區(qū)域中的標(biāo)簽被選為樣品標(biāo)簽的概率;
52:監(jiān)控區(qū)域中的標(biāo)簽使用接收到的隨機(jī)種子數(shù)R和自己的ID號(hào)，做一個(gè)哈希函數(shù)H(ID，R) mod M ；
53:若標(biāo)簽的哈希函數(shù)結(jié)果小于收到的整數(shù)x，那么標(biāo)簽就被選定為樣品標(biāo)簽，若哈希函數(shù)結(jié)果大于整數(shù)X，那么標(biāo)簽將進(jìn)行休眠，由此得到一個(gè)標(biāo)簽數(shù)為X的標(biāo)簽樣本；
54:閱讀器利用K個(gè)哈希函數(shù)、隨機(jī)種子數(shù)S和N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽的ID號(hào)構(gòu)造一個(gè)布魯姆過(guò)濾器L1，然后閱讀器廣播L1, K和S給標(biāo)簽樣本中的標(biāo)簽；
55:標(biāo)簽樣本中的標(biāo)簽做相同的哈希函數(shù)去檢查自己對(duì)應(yīng)的那位是否為“1”，如果是的話就是待收集信息的標(biāo)簽；
S6:此時(shí)若是待收集信息的標(biāo)簽就回復(fù)一個(gè)“I”給閱讀器，若不是待收集信息的標(biāo)簽回復(fù)“O”給閱讀器，制成一個(gè)虛擬布魯姆過(guò)濾器L2，使得在N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽中得到本輪需要收集信息的標(biāo)簽；
S7:閱讀器廣播一個(gè)請(qǐng)求信息給其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)簽，請(qǐng)求信息中包括隨機(jī)數(shù)r和分配向量表V (V是由本輪需要收集信息的標(biāo)簽ID和隨機(jī)種子數(shù)通過(guò)哈希得到)；
S8:當(dāng)收到請(qǐng)求消息后，每一個(gè)需要收集信息的標(biāo)簽使用自己的ID和隨機(jī)數(shù)r進(jìn)行哈希，得到其在分配向量表V中對(duì)應(yīng)的位置，若得到的位置所對(duì)應(yīng)的值為“O”時(shí)，該標(biāo)簽將推遲到下一輪進(jìn)行信息傳輸；
S9:若得到的位置所對(duì)應(yīng)的值為“I”時(shí)，則該標(biāo)簽將在接下來(lái)的時(shí)隙被閱讀器安排來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，此時(shí)，該標(biāo)簽數(shù)對(duì)對(duì)應(yīng)的位置之前有多少個(gè)“I” s出現(xiàn)，如果有i個(gè)“1”，該標(biāo)簽將會(huì)在第(i + I)個(gè)時(shí)隙給閱讀器傳輸自己的信息，當(dāng)所有信息收集完成后，結(jié)束此階段；SlO:整個(gè)步驟一直進(jìn)行，直到滿足設(shè)定的閾值來(lái)收集到N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽的信息。
[0005]本發(fā)明主要是設(shè)計(jì)一個(gè)定期收集來(lái)自標(biāo)簽的有用信息的協(xié)議。大規(guī)模RFID系統(tǒng)中，不需要收集所有標(biāo)簽的信息，因?yàn)樗呛芎臅r(shí)的。假設(shè)在監(jiān)控區(qū)域的標(biāo)簽為M，但是里面的標(biāo)簽有可能丟失或者放錯(cuò)位置，讓N代表需要收集信息的標(biāo)簽，本發(fā)明引入了著名的抽樣定理，旨在先找出一些樣品標(biāo)簽，只對(duì)這些標(biāo)簽進(jìn)行視察，然后利用布魯姆過(guò)濾器識(shí)別出這些標(biāo)簽，最后使用時(shí)隙去零發(fā)收集標(biāo)簽信息。本發(fā)明減少了信息收集協(xié)議的執(zhí)行時(shí)間，以便它可以用很少的時(shí)間來(lái)收集信息，達(dá)到實(shí)時(shí)的了解食品質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1本發(fā)明標(biāo)簽識(shí)別原理圖。
[0007]圖2本發(fā)明信息收集原理圖。
[0008]圖3本發(fā)明算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種基于RFID的高效信息收集協(xié)議，包括以下步驟:
51:閱讀器廣播一個(gè)命令〈R，X〉，命令中包含一個(gè)隨機(jī)種子數(shù)R和一個(gè)整數(shù)X，其中X的值為pXM，M為監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)，P為設(shè)定的監(jiān)控區(qū)域中的標(biāo)簽被選為樣品標(biāo)簽的概率;
52:監(jiān)控區(qū)域中的標(biāo)簽使用接收到的隨機(jī)種子數(shù)R和自己的ID號(hào)，做一個(gè)哈希函數(shù)H(ID，R) mod M ；
53:若標(biāo)簽的哈希函數(shù)結(jié)果小于收到的整數(shù)x，那么標(biāo)簽就被選定為樣品標(biāo)簽，若哈希函數(shù)結(jié)果大于整數(shù)X，那么標(biāo)簽將進(jìn)行休眠，由此得到一個(gè)標(biāo)簽數(shù)為X的標(biāo)簽樣本；
54:閱讀器利用K個(gè)哈希函數(shù)、隨機(jī)種子數(shù)S和N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽的ID號(hào)構(gòu)造一個(gè)布魯姆過(guò)濾器L1，然后閱讀器廣播L1, K和S給標(biāo)簽樣本中的標(biāo)簽；
55:標(biāo)簽樣本中的標(biāo)簽做相同的哈希函數(shù)去檢查自己對(duì)應(yīng)的那位是否為“1”，如果是的話就是待收集信息的標(biāo)簽；
S6:此時(shí)若是待收集信息的標(biāo)簽就回復(fù)一個(gè)“I”給閱讀器，若不是待收集信息的標(biāo)簽回復(fù)“O”給閱讀器，制成一個(gè)虛擬布魯姆過(guò)濾器L2，使得在N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽中得到本輪需要收集信息的標(biāo)簽；
S7:閱讀器廣播一個(gè)請(qǐng)求信息給其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)簽，請(qǐng)求信息中包括隨機(jī)數(shù)r和分配向量表V ;
S8:當(dāng)收到請(qǐng)求消息后，每一個(gè)需要收集信息的標(biāo)簽使用自己的ID和隨機(jī)數(shù)r進(jìn)行哈希，得到其在分配向量表V中對(duì)應(yīng)的位置，若得到的位置所對(duì)應(yīng)的值為“O”時(shí)，該標(biāo)簽將推遲到下一輪進(jìn)行信息傳輸； S9:若得到的位置所對(duì)應(yīng)的值為“I”時(shí)，則該標(biāo)簽將在接下來(lái)的時(shí)隙被閱讀器安排來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，此時(shí)，該標(biāo)簽數(shù)對(duì)對(duì)應(yīng)的位置之前有多少個(gè)“I” s出現(xiàn)，如果有i個(gè)“1”，該標(biāo)簽將會(huì)在第(i + I)個(gè)時(shí)隙給閱讀器傳輸自己的信息，當(dāng)所有信息收集完成后，結(jié)束此階段；SlO:整個(gè)步驟一直進(jìn)行，直到滿足設(shè)定的閾值來(lái)收集到N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽的信息。
[0010]在我們的模型中，RFID系統(tǒng)通常由部署在一個(gè)區(qū)域中的幾個(gè)閱讀器和大量的標(biāo)簽組成。每個(gè)標(biāo)簽都配有傳感器用于監(jiān)控物理參數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)特定類型的信息。我們假設(shè)RFID閱讀器和標(biāo)簽之間的傳輸有足夠的功率使得他們可以遠(yuǎn)距離通信，它們之間通過(guò)時(shí)隙進(jìn)行通信。從邏輯上考慮把多個(gè)閱讀器作為一個(gè)整體閱讀器，標(biāo)簽的時(shí)鐘通過(guò)閱讀器信號(hào)同步。
[0011]假設(shè)閱讀器可以隨意訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的所有標(biāo)簽的ID。這個(gè)假設(shè)是合理的，因?yàn)榛赗FID的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)只要讀到貨物進(jìn)來(lái)或者出去都要上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)。我們還假設(shè)在信息收集協(xié)議執(zhí)行期間標(biāo)簽都是靜止不動(dòng)的，因?yàn)樾畔⑹占瘏f(xié)議的運(yùn)行時(shí)間非常短，這也是我們協(xié)議要做到的。一旦識(shí)別出需要收集信息的標(biāo)簽，我們就可以定期收集標(biāo)簽信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于RFID的高效信息收集協(xié)議，其特征在于包括以下步驟: 51:閱讀器廣播一個(gè)命令〈R，X〉，命令中包含一個(gè)隨機(jī)種子數(shù)R和一個(gè)整數(shù)X，其中X的值為pXM，M為監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)，P為設(shè)定的監(jiān)控區(qū)域中的標(biāo)簽被選為樣品標(biāo)簽的概率; 52:監(jiān)控區(qū)域中的標(biāo)簽使用接收到的隨機(jī)種子數(shù)R和自己的ID號(hào)，做一個(gè)哈希函數(shù)H(ID，R) mod M ； 53:若標(biāo)簽的哈希函數(shù)結(jié)果小于收到的整數(shù)x，那么標(biāo)簽就被選定為樣品標(biāo)簽，若哈希函數(shù)結(jié)果大于整數(shù)X，那么標(biāo)簽將進(jìn)行休眠，由此得到一個(gè)標(biāo)簽數(shù)為X的標(biāo)簽樣本； 54:閱讀器利用K個(gè)哈希函數(shù)、隨機(jī)種子數(shù)S和N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽的ID號(hào)構(gòu)造一個(gè)布魯姆過(guò)濾器L1，然后閱讀器廣播L1, K和S給標(biāo)簽樣本中的標(biāo)簽； 55:標(biāo)簽樣本中的標(biāo)簽做相同的哈希函數(shù)去檢查自己對(duì)應(yīng)的那位是否為“1”，如果是的話就是待收集信息的標(biāo)簽； S6:此時(shí)若是待收集信息的標(biāo)簽就回復(fù)一個(gè)“I”給閱讀器，若不是待收集信息的標(biāo)簽回復(fù)“O”給閱讀器，制成一個(gè)虛擬布魯姆過(guò)濾器L2，使得在N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽中得到本輪需要收集信息的標(biāo)簽； S7:閱讀器廣播一個(gè)請(qǐng)求信息給其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)簽，請(qǐng)求信息中包括隨機(jī)數(shù)r和分配向量表V ; 58:當(dāng)收到請(qǐng)求消息后，每一個(gè)需要收集信息的標(biāo)簽使用自己的ID和隨機(jī)數(shù)r進(jìn)行哈希，得到其在分配向量表V中對(duì)應(yīng)的位置，若得到的位置所對(duì)應(yīng)的值為“O”時(shí)，該標(biāo)簽將推遲到下一輪進(jìn)行信息傳輸； 59:若得到的位置所對(duì)應(yīng)的值為“I”時(shí)，則該標(biāo)簽將在接下來(lái)的時(shí)隙被閱讀器安排來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，此時(shí)，該標(biāo)簽數(shù)對(duì)對(duì)應(yīng)的位置之前有多少個(gè)“I” s出現(xiàn)，如果有i個(gè)“1”，該標(biāo)簽將會(huì)在第(i + I)個(gè)時(shí)隙給閱讀器傳輸自己的信息，當(dāng)所有信息收集完成后，結(jié)束此階段； S10:整個(gè)步驟一直進(jìn)行，直到滿足設(shè)定的閾值來(lái)收集到N個(gè)需要收集信息標(biāo)簽的信息。
【專利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)線射頻識(shí)別領(lǐng)域，具體為一種基于RFID的高效信息收集協(xié)議。本協(xié)議包括第一階段、第二階段和第三階段；其中在第一階段抽出一個(gè)標(biāo)簽樣本，在第二階段識(shí)別出需要收集信息的標(biāo)簽，在第三階段收集需要收集標(biāo)簽的信息。本發(fā)明提出了一種在大型RFID系統(tǒng)中，收集大量集成有微傳感器的標(biāo)簽上的有用信息的算法。該算法首先引入著名的抽樣定理挑選出一組標(biāo)簽，然后在標(biāo)簽識(shí)別的過(guò)程中利用布魯姆過(guò)濾器大大的縮短了時(shí)間，最后再利用時(shí)隙去零法收集標(biāo)簽信息。該算法實(shí)現(xiàn)了高效低耗的數(shù)據(jù)收集。
【IPC分類】G06K7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104778428
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510163224
【發(fā)明人】李燈熬, 曹甜, 趙菊敏
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日