專利名稱：射頻識別網(wǎng)絡(luò)的多標(biāo)簽識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，涉及射頻識別網(wǎng)絡(luò)，特別是射頻網(wǎng)絡(luò)的 多標(biāo)簽識別方法，用于倉儲管理、物流及零售業(yè)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
射頻識別RFID技術(shù)是在射頻頻段進(jìn)行通信的一種無線通信技術(shù)。在 射頻識別RFID技術(shù)的應(yīng)用中，通常情況下是一個閱讀器對應(yīng)多個電子標(biāo) 簽。當(dāng)多個閱讀器組成通信網(wǎng)絡(luò)與有效場區(qū)內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行通信時，便組成 了 RFID網(wǎng)絡(luò)。RFID網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于較大規(guī)模的倉儲管理、物流及零售業(yè)。 通常多個閱讀器之間需要相互協(xié)作或競爭以獲取共享的無線信道;當(dāng)閱讀 器獲得信道時，便可以允許其有效場內(nèi)的多個標(biāo)簽接入閱讀器。而當(dāng)多個 標(biāo)簽同時接入閱讀器時，就會發(fā)生碰撞，因而不能正確傳送標(biāo)簽內(nèi)的信息
到閱讀器。因此，同樣需要采取一定的機(jī)制避免碰撞或減少碰撞。
當(dāng)閱讀器與多個標(biāo)簽之間進(jìn)行通信時，為了快速有效的接入標(biāo)簽，
在現(xiàn)行的國際標(biāo)準(zhǔn)IS0/IEC 18000-6中，采用了 AL0HA和Binary Tree 的方法解決碰撞。其中ALOHA的基本特征是，系統(tǒng)將標(biāo)簽回復(fù)的信道按時 間劃分為若干間隔，該間隔稱為時隙，并要求標(biāo)簽選擇其中一個回復(fù)。在 操作中，閱讀器通過指令給每個標(biāo)簽一個發(fā)送概率或者可選時隙的范圍， 標(biāo)簽隨機(jī)的選擇并按時回復(fù);若發(fā)生碰撞再重新選擇并發(fā)送或者在隨后的 每個時隙內(nèi)重新發(fā)送，直至所有標(biāo)簽全部接入閱讀器。這種方法所能達(dá)到 的理論的系統(tǒng)吞吐量為0. 368,對于大規(guī)模的標(biāo)簽清點，在接入效率上仍 顯的不足，導(dǎo)致標(biāo)簽清點識別過程緩慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述IS0/IEC 18000-6中基于AL0HA的多標(biāo)簽 接入方法效率低的問題，提出 一種接入效率高的射頻識別網(wǎng)絡(luò)多標(biāo)簽識別方法，以加快射頻識別網(wǎng)絡(luò)中多標(biāo)簽的識別過程。
本發(fā)明提出多標(biāo)簽識別方法的具體實現(xiàn)步驟包括如下
(1) 閱讀器初始化完畢，對有效場區(qū)內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行選擇；
(2) 閱讀器發(fā)送標(biāo)簽接入指令或重傳指令，并開始接收標(biāo)簽；
(3) 標(biāo)簽依據(jù)接入指令或重傳指令中的信息對閱讀器進(jìn)行回復(fù)；
(4) 閱讀器對接收到的標(biāo)簽回復(fù)信息進(jìn)行判斷若閱讀器正確接收標(biāo)簽 回復(fù)信息，或收到信息為空時，轉(zhuǎn)入下一時隙的接收，更新接入指令中的 信息，重復(fù)步驟(2);若閱讀器在當(dāng)前時隙檢測到多標(biāo)簽沖突，根據(jù)沖 突標(biāo)簽的數(shù)目選擇在該時隙發(fā)送重傳指令;若沖突標(biāo)簽的數(shù)目小于或等于 設(shè)定閾值，則選擇在該時隙發(fā)送重傳指令，否則不發(fā)送；當(dāng)閱讀器選擇發(fā) 送重傳指令時，更新重傳指令中的信息，重復(fù)步驟(2),使當(dāng)前時隙中 發(fā)生碰撞的標(biāo)簽重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀；若閱讀器不發(fā)送重傳指令，轉(zhuǎn)入下一時 隙的接收，更新接入指令中的信息，重復(fù)步驟(2);
(5)當(dāng)閱讀器發(fā)送接入指令或重傳指令后，不再有標(biāo)簽回復(fù)時，結(jié)束 標(biāo)簽識別過程。
本發(fā)明由于閱讀器對在當(dāng)前時隙檢測到的多個沖突標(biāo)簽可選擇進(jìn)行 重傳，并對重傳指令中的標(biāo)簽回復(fù)概率信息進(jìn)行有效更新，從而使得沖突 的標(biāo)簽獲得高的接入效率。同時由于本發(fā)明在整個多標(biāo)簽的接入過程中， 多次使用重傳指令對沖突標(biāo)簽進(jìn)行接入，所以，有效地提高了射頻識別 網(wǎng)絡(luò)中多標(biāo)簽接入效率。


圖1本發(fā)明的多標(biāo)簽識別過程流程圖； 圖2本發(fā)明涉及的標(biāo)簽回復(fù)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖 圖3本發(fā)明的標(biāo)簽接入過程示意圖
具體實施例方式
參照圖1 ，本發(fā)明的多標(biāo)簽的識別過程如下 步驟l，閱讀器上電，并進(jìn)行參數(shù)初始化。
5步驟2，閱讀器對有效場區(qū)內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行選擇。
閱讀器發(fā)送選擇指令，標(biāo)簽收到選擇指令后，與指令中的條件信息進(jìn) 行匹配,滿足選擇條件的標(biāo)簽進(jìn)入標(biāo)簽接入過程，并響應(yīng)與標(biāo)簽接入相關(guān) 的指令。
步驟3，閱讀器發(fā)送標(biāo)簽接入指令或重傳指令，開始接收標(biāo)簽。 標(biāo)簽接入指令中至少包含標(biāo)簽回復(fù)概率信息和對標(biāo)簽回復(fù)的確認(rèn)信 息，首次發(fā)送和發(fā)生標(biāo)簽回復(fù)沖突時，該信息為空。
重傳指令使當(dāng)前時隙中碰撞標(biāo)簽重新發(fā)送，其參數(shù)信息中至少包含標(biāo) 簽回復(fù)概率信息和對標(biāo)簽回復(fù)的確認(rèn)信息，在一個時隙中首次發(fā)送和發(fā)生 標(biāo)簽回復(fù)沖突時，該參數(shù)信息為空。重傳指令可以連續(xù)多次發(fā)送。 步驟4，標(biāo)簽依據(jù)接入指令或重傳指令中的信息進(jìn)行回復(fù)。 標(biāo)簽依據(jù)接入指令或重傳指令中的信息對閱讀器進(jìn)行回復(fù)，是指標(biāo)簽 利用接入指令或重傳指令中的回復(fù)概率信息進(jìn)行回復(fù)，就是以此概率在閱 讀器預(yù)先約定的時隙進(jìn)行回復(fù)。具體實現(xiàn)是設(shè)定p為回復(fù)概率，若閱讀 器設(shè)定時隙數(shù)為0回復(fù)，則標(biāo)簽在0 l/p之間選擇一個隨機(jī)整數(shù)，若為0， 則對閱讀器進(jìn)行回復(fù)；
步驟5，閱讀器在預(yù)定的時間區(qū)間或時隙內(nèi)，接收標(biāo)簽回復(fù)信息并對 其進(jìn)行處理。
閱讀器對收到信息的處理是指，檢測回復(fù)標(biāo)簽信息是否有沖突并記錄 沖突標(biāo)簽的個數(shù)。其中沖突檢測是通過前導(dǎo)隨機(jī)脈沖沖突檢測的方法實 現(xiàn)，這種前導(dǎo)隨機(jī)脈沖沖突檢測的方法已在此之前申請專利，涉及的標(biāo)簽 回復(fù)數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。這種檢測方法的原理是在數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo) 區(qū)內(nèi)加入了隨機(jī)脈沖突發(fā)區(qū)；該區(qū)域被再次分為若干子時間區(qū)間，欲發(fā)送 的標(biāo)簽其中隨機(jī)選取一個，并產(chǎn)生一個高電平的突發(fā)脈沖，脈沖突發(fā)區(qū)的 其余時間為低電平。當(dāng)一個時隙開始時，所有回復(fù)標(biāo)簽同步發(fā)送數(shù)據(jù)幀， 閱讀器端在預(yù)定的時間窗內(nèi)檢測突發(fā)脈沖，并記錄個數(shù)，從而確定當(dāng)前時 隙中碰撞標(biāo)簽的個數(shù)。在理想同步情況和理想信道環(huán)境下，除了脈沖重疊的情況，以脈沖個數(shù)代表該時隙回復(fù)標(biāo)簽的個數(shù)。
步驟6，若閱讀器在預(yù)定時隙正確接收標(biāo)簽回復(fù)信息，轉(zhuǎn)入下一時隙 的接收，并更新接入指令或重傳指令的信息，即標(biāo)簽回復(fù)概率信息和標(biāo)簽 回復(fù)確認(rèn)信息，閱讀器發(fā)送標(biāo)簽接入指令或重傳指令，即重復(fù)步驟3。
上述標(biāo)簽回復(fù)概率信息的更新是依據(jù)閱讀器對接收到的回復(fù)信息的 判斷結(jié)果來調(diào)整，具體做法是-
在標(biāo)簽接入過程中，設(shè)對標(biāo)簽數(shù)目估計的初始值為"。，在第z'個時隙
的估計值為w,， Q0，且為整數(shù)；《,々0，且為整數(shù)；標(biāo)簽在第/個邏輯時 隙的回復(fù)概率為^，貝'J
P, 丄 (1)
1
其中，Pl=—。 、
步驟7，當(dāng)閱讀器收到信息為空時，即無標(biāo)簽回復(fù)，轉(zhuǎn)入下一時隙的 標(biāo)簽接入即重復(fù)步驟3。
步驟8，若閱讀器在預(yù)定時隙檢測到多標(biāo)簽沖突，選擇在該時隙發(fā)送 重傳指令，或轉(zhuǎn)入下一時隙接收標(biāo)簽。
選擇在一定條件下發(fā)送重傳指令或轉(zhuǎn)入下一時隙接收標(biāo)簽的條件為
設(shè)定一個閾值4，在時隙,檢測到?jīng)_突的標(biāo)簽數(shù)目為。，若w ，則選擇 在該時隙發(fā)送重傳指令，否則，轉(zhuǎn)入下一時隙接收標(biāo)簽。
標(biāo)簽依據(jù)重傳指令中的信息對閱讀器進(jìn)行回復(fù)，是指標(biāo)簽根據(jù)重傳 指令中的回復(fù)概率信息利用下式生成回復(fù)時隙數(shù)-
/W = ,ow"d(/pi ";) (2) 式中，PW表示標(biāo)簽生成的回復(fù)時隙數(shù)，"mi/m/"為一個實現(xiàn)四舍
五入取整功能的函數(shù)， < 為第/個邏輯時隙的第y個邏輯子時隙的標(biāo)簽數(shù)
目的估計值，及為Q—的隨機(jī)實數(shù)，力為概率修正因子，為正實數(shù)。
若該時隙數(shù)為閱讀器預(yù)先約定的時隙，則標(biāo)簽對閱讀器進(jìn)行回復(fù)；若閱讀器檢測多標(biāo)簽沖突時，并選擇轉(zhuǎn)入下一時隙接收。同時更新
指令信息并發(fā)送標(biāo)簽接入指令，即重復(fù)步驟3。
參照圖3，本發(fā)明的識別方法可用一個具體事例進(jìn)一步說明如下
假設(shè)閱讀器設(shè)定時隙數(shù)為0的標(biāo)簽回復(fù)，閱讀器上電完成初始化并選
擇后，有4個標(biāo)簽參與清點，但對于閱讀器標(biāo)簽數(shù)目是未知的。其過程是
(1) 閱讀器發(fā)送標(biāo)簽接入指令，開始接收標(biāo)簽。設(shè)指令中的標(biāo)簽數(shù)
目估計的初始值"。是8，由式(1)可得標(biāo)簽收到指令后以A為1/8的概 率回復(fù)。
,的估計可以采用以下方法得到-
在第/個時隙檢測到的回復(fù)標(biāo)簽的個數(shù)為r,，其初始值r。-0，則
w/+1=w,.+巧 (3)
其中，
(4)
式(3)中，g,為第/個時隙中碰撞的標(biāo)簽數(shù)，g,々2，且為整數(shù)；e,.表示 第/個時隙中是否回復(fù)標(biāo)簽數(shù)為0;若為O， e,.取值為-1，否則為O; ^表 示第/個時隙中是否有標(biāo)簽成功接入；若成功，s,取值為-l，否則,為O。
(2) 閱讀器在第一個時隙收到一個標(biāo)簽的回復(fù)，\為0， g,為0，標(biāo)簽成功接入。閱讀器轉(zhuǎn)入下一個時隙的接收，即重新發(fā)送標(biāo) 簽接入指令。由式(3)和(4)可知，此時標(biāo)簽數(shù)目估計值 為7，由式
(1)可得標(biāo)簽收到后以^為1/7概率回復(fù)。
(3) 閱讀器在第2個時隙收到為空，即無標(biāo)簽回復(fù)，轉(zhuǎn)入下一個時 隙的接收。閱讀器重新發(fā)送標(biāo)簽接入指令。此時，^為0， ^為-1， ^為 0;由式(3)和式(4)可得標(biāo)簽數(shù)目估計值"3為6，由式(1)可得標(biāo)簽 以A為1/6概率回復(fù)。
(4) 閱讀器在第3個時隙，檢測到3個標(biāo)簽在回復(fù)，即^為0， ^為 0， ^為3。此時若選擇在下一個時隙繼續(xù)接收，則由式(3)和式(4) 可得標(biāo)簽數(shù)目估計值"4更新為9,由式(1)可得標(biāo)簽在第四時隙以^為1/9回復(fù)，后續(xù)時隙按照本發(fā)明給出的更新方法依次類推。
(5)若閱讀器在第三時隙選擇繼續(xù)接收，設(shè)定閾值為6，由脈沖估
計方法可知，該時隙中參與的標(biāo)簽數(shù)^為3;所以發(fā)送重傳指令。沖突的
標(biāo)簽被重新接入的過程如下-
(5a)在第l個子時隙，標(biāo)簽收到重傳指令后，由式(2)可生成標(biāo) 簽回復(fù)的時隙數(shù)。A和B分別利用公式(2)生成了時隙數(shù)0，這里記數(shù)從 0開始，設(shè)定fp二0.6，因此，有2個標(biāo)簽A、 B碰撞；
(5b)在第2個子時隙，閱讀器發(fā)送重傳指令，在該子時隙，閱讀器 接收為空，即無標(biāo)簽回復(fù)；
(5c)在第3個子時隙，閱讀器發(fā)送重傳指令，標(biāo)簽A通過公式(2) 生成時隙數(shù)O，因此回復(fù)，并成功接收；
(5d)在第4子時隙，閱讀器發(fā)送重傳指令，在該子時隙，閱讀器接收 為空，即無標(biāo)簽回復(fù)。
(5e)在第5個子時隙，閱讀器發(fā)送重傳指令，標(biāo)簽B、C通過公式(2) 生成時隙數(shù)O，在該時隙有兩個標(biāo)簽B、 C回復(fù)，發(fā)生碰撞。
(5f)在第6個子時隙，閱讀器發(fā)送重傳指令，標(biāo)簽B通過公式(2) 生成時隙數(shù)O， 一個標(biāo)簽B回復(fù)，并成功接收。
(5g)在第7個子時隙，閱讀器發(fā)送重傳指令，標(biāo)簽C通過公式(2) 生成時隙數(shù)O， 一個標(biāo)簽C回復(fù)，并成功接收。
這樣通過7個子時隙的繼續(xù)接入，完成了對碰撞的3個標(biāo)簽的接入， 其效率為3/7。對于總體的4個標(biāo)簽，共使用10個時隙完成接入，其效 率為4/10，大于時隙ALOHA最大值1/e。
9
權(quán)利要求
1、一種射頻識別網(wǎng)絡(luò)的多標(biāo)簽識別方法，包括如下步驟(1)閱讀器初始化完畢，對有效場區(qū)內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行選擇；(2)閱讀器發(fā)送標(biāo)簽接入指令或重傳指令，并開始接收標(biāo)簽；(3)標(biāo)簽依據(jù)接入指令或重傳指令中的信息對閱讀器進(jìn)行回復(fù)；(4)閱讀器對接收到的標(biāo)簽回復(fù)信息進(jìn)行判斷若閱讀器正確接收標(biāo)簽回復(fù)信息，或收到信息為空時，轉(zhuǎn)入下一時隙的接收，更新接入指令中的信息，重復(fù)步驟(2)；若閱讀器在當(dāng)前時隙檢測到多標(biāo)簽沖突，根據(jù)沖突標(biāo)簽的數(shù)目選擇在該時隙發(fā)送重傳指令；若沖突標(biāo)簽的數(shù)目小于或等于設(shè)定閾值，則選擇在該時隙發(fā)送重傳指令，否則不發(fā)送；當(dāng)閱讀器選擇發(fā)送重傳指令時，更新重傳指令中的信息，重復(fù)步驟(2)，使當(dāng)前時隙中發(fā)生碰撞的標(biāo)簽重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀；若閱讀器不發(fā)送重傳指令，轉(zhuǎn)入下一時隙的接收，更新接入指令中的信息，重復(fù)步驟(2)；(5)當(dāng)閱讀器發(fā)送接入指令或重傳指令后，不再有標(biāo)簽回復(fù)時，結(jié)束標(biāo)簽識別過程。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多標(biāo)簽識別方法，其中步驟(2)所述 的接入指令，至少包括標(biāo)簽回復(fù)概率信息和對標(biāo)簽回復(fù)的確認(rèn)信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多標(biāo)簽識別方法，其中步驟(2)所述 的重傳指令，至少包括僅使得當(dāng)前時隙中發(fā)生碰撞的標(biāo)簽響應(yīng)的標(biāo)簽回 復(fù)概率信息和對標(biāo)簽回復(fù)的確認(rèn)信息。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多標(biāo)簽識別方法，其中步驟(4)涉及的閱讀器發(fā)送重傳指令，是通過單次或者連續(xù)多次方式發(fā)送。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多標(biāo)簽識別方法，其中步驟(4)所述 的更新接入指令中的信息，是對接入指令中的標(biāo)簽回復(fù)概率信息按照公式&,=丄，進(jìn)行更新，式中，A=^， M。為標(biāo)簽接入過程中標(biāo)簽數(shù)目估計的初始值，w,.為第/個時隙的標(biāo)簽數(shù)目的估計值，"^0且為整數(shù)，QO且 為整數(shù)；^為標(biāo)簽在第m個時隙的回復(fù)概率。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多標(biāo)簽識別方法，其中步驟(4)所述 的更新重傳指令中的信息，是將重傳指令中的標(biāo)簽回復(fù)概率信息，按照 公式^ = ^進(jìn)行更新，式中，"〗為第/個邏輯時隙的第7個邏輯子時隙的標(biāo)簽數(shù)目的估計值， 該估計值通過公式"5^j得到，/為非負(fù)整數(shù)，^為第/個邏輯時隙中第/ 個邏輯子時隙中檢測到的回復(fù)標(biāo)簽的個數(shù)，為第/個邏輯時隙中的第 ,+ ,個邏輯子時隙重傳指令中的標(biāo)簽回復(fù)概率，當(dāng)7 = 0時，P卜""i， 4=^, c,為第/個邏輯時隙的碰撞標(biāo)簽數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多標(biāo)簽識別方法，其中步驟(3)所涉 及的標(biāo)簽依據(jù)重傳指令中的信息對閱讀器進(jìn)行回復(fù)，是指標(biāo)簽根據(jù)重傳 指令中的回復(fù)概率信息利用公式PA^m"M(/,^)生成回復(fù)時隙數(shù)，式中， iw表示標(biāo)簽生成的回復(fù)時隙數(shù)，為一個實現(xiàn)四舍五入取整功 能的函數(shù)，"i為第/個邏輯時隙的第7個邏輯子時隙的標(biāo)簽數(shù)目的估計值， i 為o"的隨機(jī)實數(shù)，人為概率修正因子，為正實數(shù)；若該時隙數(shù)為閱讀 器預(yù)先約定的時隙，則標(biāo)簽對閱讀器進(jìn)行回復(fù)，否則不回復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于射頻識別的快速標(biāo)簽識別方法。其實現(xiàn)步驟為閱讀器初始化完畢，對有效場區(qū)內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行選擇；閱讀器發(fā)送標(biāo)簽接入指令或重傳指令，開始接收標(biāo)簽；標(biāo)簽依據(jù)接入指令中的信息，以一定的概率回復(fù)；閱讀器接收標(biāo)簽回復(fù)信息并對其進(jìn)行處理，若閱讀器正確接收標(biāo)簽回復(fù)信息，或收到信息為空時，轉(zhuǎn)入下一時隙的接收，更新接入指令中的標(biāo)簽回復(fù)概率信息和標(biāo)簽回復(fù)確認(rèn)信息并發(fā)送標(biāo)簽接入指令；若閱讀器在預(yù)定時隙檢測到多標(biāo)簽沖突，選擇在該時隙發(fā)送重傳指令或轉(zhuǎn)入下一時隙接收標(biāo)簽，當(dāng)閱讀器發(fā)送接入指令后，不再有標(biāo)簽回復(fù)時，結(jié)束識別過程。本發(fā)明可提高射頻識別網(wǎng)絡(luò)中多標(biāo)簽的識別效率，可用于倉儲管理、物流及零售業(yè)等領(lǐng)域。
文檔編號G06K7/00GK101609498SQ20091002341
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者何先燈, 易運暉, 朱暢華, 權(quán)東曉, 王宏剛, 裴昌幸, 南 陳 申請人:西安電子科技大學(xué)