一種基于二叉樹的rfid防碰撞算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于二叉樹的RFID防碰撞算法，在二叉樹算法的基礎上，增加鎖位尋呼指令，閱讀器根據譯碼結果判斷發(fā)生碰撞的比特位置，發(fā)送鎖位尋呼指令鎖定發(fā)生碰撞的比特位置，在鎖定的碰撞位上進行防碰撞運算。本發(fā)明算法充分考慮了閱讀器尋呼次數、傳輸時延、標簽能耗以及吞吐量4個重要性能指標，BLBO防碰撞算法較其他二叉樹算法性能有明顯提高，更適用于RFID防碰撞協議。
【專利說明】 —種基于二叉樹的RFID防碰撞算法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻識別【技術領域】，具體涉及一種在二叉樹算法的基礎上提出的鎖位后退防碰撞(BLBO)算法。

【背景技術】
[0002]射頻識別技術的一個主要優(yōu)點就是多目標識別。在系統(tǒng)工作的時候，閱讀器周圍可能會有多個標簽同時存在，當多個標簽同時向閱讀器傳送數據的時候就產生了沖突問題。目前存在的RFID防碰撞算法主要有2種:一種是基于ALOHA的不確定性算法，另一種是基于二叉樹(BT, binary tree)的確定性算法?；贏LOHA的不確定性算法有個致命的缺點是標簽容易出現“餓死”情況(即標簽存在不能被識別的可能)，基于二叉樹的確定性算法雖然解決了這種“餓死”情況，但也存在著識別周期長、標簽能耗大的問題。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是:針對目前二叉樹算法中存在著識別周期長、標簽能耗大的問題，本發(fā)明提出了鎖位的概念，通過鎖位尋呼指令鎖定碰撞發(fā)生比特位置，在鎖定的碰撞位上進行防碰撞運算，采用后退策略識別碰撞節(jié)點下一個分支內的所有標簽。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案為:
一種基于二叉樹的RFID防碰撞算法，在二叉樹算法的基礎上，增加鎖位尋呼指令，閱讀器根據譯碼結果判斷發(fā)生碰撞的比特位置，發(fā)送鎖位尋呼指令鎖定發(fā)生碰撞的比特位置，在鎖定的碰撞位上進行防碰撞運算。
[0005]所述尋呼過程采用后退策略，每次識別一個標簽之后返回到上一個發(fā)生碰撞的節(jié)點，去產生新的尋呼識別標簽。這樣就大大減少了碰撞發(fā)生的次數。
[0006]所述鎖位尋呼指令為REQUEST (UID，0)，其中WD代表閱讀器在第一次尋呼之后，根據譯碼結果所得到的下一次尋呼的序列號，UID的取值約定為:閱讀器在判斷出數據發(fā)生碰撞的準確比特位置之后，將碰撞發(fā)生的幾個位置提取出來，并將幾個碰撞比特置“ 1”，未發(fā)生碰撞的比特置“0”，組成新的鎖定尋呼指令的序列號；閱讀器在發(fā)送這個尋呼指令之后，電子標簽的響應為:標簽在接到這個鎖位命令之后，將自己ID中的數據位與接收到的閱讀器發(fā)出的序列號進行比較，與閱讀器發(fā)出的UID比特中值為“I”所對應的比特進行鎖定，在接下來的防碰撞處理中，參與數據發(fā)送和比較的僅僅是這幾個被鎖定的比特。
[0007]所述算法的主要步驟如下:
1)閱讀器發(fā)送REQUEST(111L...1111)命令，所有ID碼值小于或者等于(1111...1111)的電子標簽對此命令做出應答，然后所有應答標簽將自己的ID碼發(fā)送出去；
2)閱讀器檢測收到的信號，如果沒有信號，表示閱讀器周圍沒有電子標簽，則轉到步驟I)，否則轉到步驟3)；
3)閱讀器對所有電子標簽做出的應答信號進行譯碼，根據譯碼結果判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)；如果譯碼結果判斷出有碰撞，則轉到步驟4)；
4)閱讀器根據步驟3)中的譯碼結果判斷碰撞發(fā)生在哪幾個比特上，閱讀器將這幾個碰撞的比特置“ I ”，未發(fā)生碰撞的比特置“O”，接著閱讀器發(fā)送REQUEST (WD，O)指令，標簽在接到此命令之后將UID與自己的ID進行比較，將發(fā)生碰撞的比特鎖定，鎖定比特中最高比特為“O”的標簽對此命令做出應答，將自己鎖定比特中剩下的幾比特發(fā)送給閱讀器；
閱讀器判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)；
如果有碰撞發(fā)生，閱讀器對接收到的信號再進行譯碼，判斷出發(fā)生碰撞的準確比特，將碰撞發(fā)生的最高比特置“O”，高于該比特的值不變，低于該比特的值舍去，在發(fā)生碰撞的這些標簽中再次執(zhí)行REQUEST (UID)命令；
每次順利讀取某個標簽之后，采取后退策略，返回到上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點，識別此節(jié)點的另外一個分支，這樣不斷重復操作，直到把鎖定的比特中最高比特為“O”這個分支內產生碰撞的所有標簽識別完以后，轉到步驟5)；
5)閱讀器發(fā)送REQUEST(I)這個指令，鎖定比特中最高比特為“I”的標簽對此命令做出應答，將自己鎖定比特中剩下的幾比特發(fā)送給閱讀器；
閱讀器判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)；
如果有碰撞發(fā)生，閱讀器對接收到的信號再進行譯碼，判斷出發(fā)生碰撞的準確比特，將碰撞發(fā)生的最高比特置“O”，高于該比特的值不變，低于該比特的值舍去，在發(fā)生碰撞的這些標簽中再次進行REQUEST (UID)命令；
每次順利讀取某個標簽之后，返回到上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點，識別此節(jié)點的另外一個分支，這樣不斷重復操作，直到把鎖定比特中最高比特為“I”的這個分支內產生碰撞的所有標簽識別完以后，轉到步驟6)；
6)待所有電子標簽都被識別出來，識別過程結束。
[0008]本發(fā)明有益效果:本發(fā)明的算法充分考慮了閱讀器尋呼次數、傳輸時延、標簽能耗以及吞吐量4個重要性能指標，BLBO防碰撞算法較其他二叉樹算法性能有明顯提高，更適用于RFID防碰撞協議。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為二叉搜索樹算法識別過程示意圖；
圖2為動態(tài)二叉搜索樹算法識別過程示意圖；
圖3為二叉樹算法構成的樹結構示意圖；
圖4為本發(fā)明鎖位后退防碰撞算法的工作流程。

【具體實施方式】
[0010]下面根據說明書附圖，結合具體實施例，對本發(fā)明進一步說明:
一種基于二叉樹的RFID防碰撞算法，在二叉樹算法的基礎上，增加了鎖位尋呼指令，閱讀器根據譯碼結果判斷發(fā)生碰撞的比特位置，發(fā)送鎖位尋呼指令鎖定發(fā)生碰撞的比特位置，在鎖定的碰撞位上進行防碰撞運算。
[0011]閱讀器在發(fā)送尋呼指令之后，閱讀器工作區(qū)域范圍內的所有電子標簽對此尋呼做出應答，如果閱讀器譯碼得到有h個位發(fā)生沖突，顯然只有這h個比特對于閱讀器來說是未知的，其他的比特對于標簽是已知的。
[0012]假設閱讀器周圍有3個標簽A、B、C，它們的ID分別為:10110101、11110101、10100101。閱讀器發(fā)送總尋呼REQUEST(llllllllllll)指令之后，譯碼結果為:1X1X0101。二叉搜索樹算法識別過程如圖1所示，動態(tài)二叉搜索樹算法識別過程如圖2所示。
[0013]由圖1所示的BS算法中，閱讀器和電子標簽每次發(fā)出的尋呼是整個序列號，含有的冗余信息太大，DBS算法在BS算法的基礎上減除了一半的冗余信息，但也沒有達到最優(yōu)化。
[0014]本發(fā)明的算法就是在此基礎上繼續(xù)減除尋呼中信息冗余位，以減少傳輸時延和能耗。例如閱讀器得到譯碼結果為1X1X01010101，顯然只有這2個X比特對于閱讀器來說是未知的，其他的比特都是已知的，鎖位防碰撞算法就是將防碰撞處理限制在這2個X比特上，不傳輸其他的比特，這樣就在動態(tài)二叉搜索樹算法的基礎上進一步減少了數據冗余位。
[0015]所述尋呼過程采用后退策略，每次識別一個標簽之后返回到上一個發(fā)生碰撞的節(jié)點，去產生新的尋呼識別標簽。這樣就大大減少了碰撞發(fā)生的次數。
[0016]如圖3所示，假若閱讀器識別電子標簽4后，二叉搜索樹和動態(tài)二叉搜索樹算法都要返回到根節(jié)點去發(fā)送尋呼識別其他的電子標簽，本算法采取的是后退策略，即識別標簽4之后，返回到上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點3去產生新的尋呼識別標簽5，這樣就大大減少了碰撞發(fā)生的次數。
[0017]本算法所涉及的一組指令，這組指令由電子標簽處理。此外，每個電子標簽擁有一個唯一的序列號。具體指令如下:
REQUEST (UID)——請求(序列號)；
SELECT (UID)——選擇(序列號)；
READ-DATA——讀出數據；
UNSELECT-去銷選擇。
[0018]所述鎖位尋呼指令為REQUEST (UID，0)，其中WD代表閱讀器在第一次尋呼之后，根據譯碼結果所得到的下一次尋呼的序列號，UID的取值約定為:閱讀器在判斷出數據發(fā)生碰撞的準確比特位置之后，將碰撞發(fā)生的幾個位置提取出來，并將幾個碰撞比特置“ 1”，未發(fā)生碰撞的比特置“0”，組成新的鎖定尋呼指令的序列號；閱讀器在發(fā)送這個尋呼指令之后，電子標簽的響應為:標簽在接到這個鎖位命令之后，將自己ID中的數據位與接收到的閱讀器發(fā)出的序列號進行比較，與閱讀器發(fā)出的UID比特中值為“I”所對應的比特進行鎖定，在接下來的防碰撞處理中，參與數據發(fā)送和比較的僅僅是這幾個被鎖定的比特。
[0019]只有電子標簽鎖定的所有比特中最高比特的值為O的回送自己的ID給閱讀器，并且返回鎖定的比特中除最高位的其他幾比特，最高比特與X值相同的不響應。
[0020]如圖4所示，為本發(fā)明鎖位后退防碰撞算法的工作流程，該流程分為3個小流程:閱讀器發(fā)送REQUEST (1111...1111)命令時標簽無碰撞發(fā)生時的流程、有碰撞發(fā)生時“O”分支處理流程和有碰撞發(fā)生時“I”分支處理流程(鎖定的比特中最高比特為“O”的所有標簽處在“O”分支，鎖定的比特中最高比特為“ I ”的所有標簽處在“ I ”分支)，主要步驟如下:
1)閱讀器發(fā)送REQUEST(1111...1111)命令，所有ID碼值小于或者等于(1111...1111)的電子標簽對此命令做出應答，然后所有應答標簽將自己的ID碼發(fā)送出去；
2)閱讀器檢測收到的信號，如果沒有信號，表示閱讀器周圍沒有電子標簽，則轉到步驟I)，否則轉到步驟3)；
3)閱讀器對所有電子標簽做出的應答信號進行譯碼，根據譯碼結果判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)；如果譯碼結果判斷出有碰撞，則轉到步驟4)；
4)閱讀器根據步驟3)中的譯碼結果判斷碰撞發(fā)生在哪幾個比特上，閱讀器將這幾個碰撞的比特置“ I ”，未發(fā)生碰撞的比特置“O”，接著閱讀器發(fā)送REQUEST (WD，O)指令，標簽在接到此命令之后將UID與自己的ID進行比較，將發(fā)生碰撞的比特鎖定，鎖定比特中最高比特為“O”的標簽對此命令做出應答，將自己鎖定比特中剩下的幾比特發(fā)送給閱讀器；
閱讀器判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)；
如果有碰撞發(fā)生，閱讀器對接收到的信號再進行譯碼，判斷出發(fā)生碰撞的準確比特，將碰撞發(fā)生的最高比特置“O”，高于該比特的值不變，低于該比特的值舍去，在發(fā)生碰撞的這些標簽中再次執(zhí)行REQUEST (UID)命令；
每次順利讀取某個標簽之后，采取后退策略，返回到上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點，識別此節(jié)點的另外一個分支，這樣不斷重復操作，直到把鎖定的比特中最高比特為“O”這個分支內產生碰撞的所有標簽識別完以后，轉到步驟5)；
5)閱讀器發(fā)送REQUEST(I)這個指令，鎖定比特中最高比特為“I”的標簽對此命令做出應答，將自己鎖定比特中剩下的幾比特發(fā)送給閱讀器；
閱讀器判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)；
如果有碰撞發(fā)生，閱讀器對接收到的信號再進行譯碼，判斷出發(fā)生碰撞的準確比特，將碰撞發(fā)生的最高比特置“O”，高于該比特的值不變，低于該比特的值舍去，在發(fā)生碰撞的這些標簽中再次進行REQUEST (UID)命令；
每次順利讀取某個標簽之后，返回到上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點，識別此節(jié)點的另外一個分支，這樣不斷重復操作，直到把鎖定比特中最高比特為“I”的這個分支內產生碰撞的所有標簽識別完以后，轉到步驟6)；
6)待所有電子標簽都被識別出來，識別過程結束。
【權利要求】
1.一種基于二叉樹的RFID防碰撞算法，其特征在于:在二叉樹算法的基礎上增加鎖位尋呼指令，閱讀器根據譯碼結果判斷發(fā)生碰撞的比特位置，發(fā)送鎖位尋呼指令，鎖定發(fā)生碰撞的比特位置，在鎖定的碰撞位上進行防碰撞運算。
2.根據權利要求1所述一種基于二叉樹的RFID防碰撞算法，其特征在于:所述尋呼過程采用后退策略，每次識別一個標簽之后返回到上一個發(fā)生碰撞的節(jié)點，去產生新的尋呼識別標簽，這樣就大大減少了碰撞發(fā)生的次數。
3.根據權利要求1或2所述一種基于二叉樹的RFID防碰撞算法，其特征在于:所述鎖位尋呼指令為REQUEST (UID，0)，其中WD代表閱讀器在第一次尋呼之后，根據譯碼結果所得到的下一次尋呼的序列號，UID的取值約定為:閱讀器在判斷出數據發(fā)生碰撞的準確比特位置之后，將碰撞發(fā)生的幾個位置提取出來，并將幾個碰撞比特置“ I ”，未發(fā)生碰撞的比特置“O”，組成新的鎖定尋呼指令的序列號；閱讀器在發(fā)送這個尋呼指令之后，電子標簽的響應為:標簽在接到這個鎖位命令之后，將自己ID中的數據位與接收到的閱讀器發(fā)出的序列號進行比較，與閱讀器發(fā)出的UID比特中值為“I”所對應的比特進行鎖定，在接下來的防碰撞處理中，參與數據發(fā)送和比較的僅僅是這幾個被鎖定的比特。
4.根據權利要求3所述一種基于二叉樹的RFID防碰撞算法，其特征在于，所述算法的主要步驟如下: 1)閱讀器發(fā)送REQUEST(1111...1111)命令，所有ID碼值小于或者等于(1111...1111)的電子標簽對此命令做出應答，然后所有應答標簽將自己的ID碼發(fā)送出去； 2)閱讀器檢測收到的信號，如果沒有信號，表示閱讀器周圍沒有電子標簽，則轉到步驟I)，否則轉到步驟3)； 3)閱讀器對所有電子標簽做出的應答信號進行譯碼，根據譯碼結果判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)；如果譯碼結果判斷出有碰撞，則轉到步驟4)； 4)閱讀器根據步驟3)中的譯碼結果判斷碰撞發(fā)生在哪幾個比特上，閱讀器將這幾個碰撞的比特置“ I ”，未發(fā)生碰撞的比特置“O”，接著閱讀器發(fā)送REQUEST (WD，O)指令，標簽在接到此命令之后將UID與自己的ID進行比較，將發(fā)生碰撞的比特鎖定，鎖定比特中最高比特為“O”的標簽對此命令做出應答，將自己鎖定比特中剩下的幾比特發(fā)送給閱讀器； 閱讀器判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)； 如果有碰撞發(fā)生，閱讀器對接收到的信號再進行譯碼，判斷出發(fā)生碰撞的準確比特，將碰撞發(fā)生的最高比特置“O”，高于該比特的值不變，低于該比特的值舍去，在發(fā)生碰撞的這些標簽中再次執(zhí)行REQUEST (UID)命令； 每次順利讀取某個標簽之后，采取后退策略，返回到上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點，識別此節(jié)點的另外一個分支，這樣不斷重復操作，直到把鎖定的比特中最高比特為“O”這個分支內產生碰撞的所有標簽識別完以后，轉到步驟5)； 5)閱讀器發(fā)送REQUEST(I)這個指令，鎖定比特中最高比特為“I”的標簽對此命令做出應答，將自己鎖定比特中剩下的幾比特發(fā)送給閱讀器； 閱讀器判斷是否有碰撞發(fā)生，如果沒有碰撞發(fā)生，閱讀器發(fā)送SELECT和READ-DATE指令，對標簽進行讀寫操作之后，閱讀器發(fā)出UNSELECT命令，使該標簽進入無聲狀態(tài)； 如果有碰撞發(fā)生，閱讀器對接收到的信號再進行譯碼，判斷出發(fā)生碰撞的準確比特，將碰撞發(fā)生的最高比特置“O”，高于該比特的值不變，低于該比特的值舍去，在發(fā)生碰撞的這些標簽中再次進行REQUEST (MD)命令； 每次順利讀取某個標簽之后，返回到上一次發(fā)生碰撞的節(jié)點，識別此節(jié)點的另外一個分支，這樣不斷重復操作，直到把鎖定比特中最高比特為“I”的這個分支內產生碰撞的所有標簽識別完以后，轉到步驟6)； 6)待所有電子標簽都被識別出來，識別過程結束。
【文檔編號】G06K7/00GK104268494SQ201410555923
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權日:2014年10月20日
【發(fā)明者】方雪靜, 黃敏, 侯德龍 申請人:浪潮電子信息產業(yè)股份有限公司