RFID多标签防碰撞算法的研究

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射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)通常包括一个阅读器和多个电子标签,并且每个电子标签具有全球唯一的标签ID号,阅读器通过无线信号向可读范围内的所有电子标签发送查询请求然后识别出所有标签。在射频识别系统工作状态时若同时有多个电子标签发送自身的ID信息给阅读器将会发生标签碰撞,电子标签必须在阅读器发送新的查询命令后重新发送自身ID信息给阅读器直到标签被识别完成,导致标签识别时间过长,识别效率低,严重影响射频识别系统的推广使用。本文首先对射频识别系统进行简单的概述,着重分析射频识别系统的内部基本工作原理和标签发生碰撞的主要原因,通过对目前已有的经典多标签防碰撞算法的性能分析和深入研究,提出了两种主要的改进型多标签防碰撞算法,第一种是针对阅读器查询次数过多而提出了一种基于奇偶分组的多周期RFID标签防碰撞算法。将阅读器可读范围的所有电子标签根据比特位之和分别进行奇偶两大类分组,所有电子标签分为奇偶两大组后,再利用电子标签同是属于奇组或者同是属于偶组且响应阅读器查询请求的比特位的首位为0或者1,分为两个子周期响应阅读器的单次查询请求。充分利用二进制非0即1的特征和奇偶特性,阅读器通过逻辑判断碰撞位数据,一次性识别出两位碰撞的比特位。另一种是针对标签发送数据量过大的情况提出了基于分时隙的比特转换RFID标签防碰撞算法。将阅读器可读范围内的所有电子标签进行比特转换,标签根据转换后比特位数的不同分时隙响应阅读器的查询请求,利用曼彻斯特编码逻辑判断出标签发送的比特信息,从而简单的实现阅读器只需向所有标签发送一次查询请求即可识别全部标签。本文的最后通过使用MATLAB软件等工具进行大量的仿真实验,通过同目前已有的多标签防碰撞算法进行阅读器的查询次数,阅读器与标签之间的通信量和系统整体吞吐率等方面的全面分析比较,实验仿真结果和数学推导分析表明,本文提出的改进型算法较其他二进制搜索树算法,减少阅读器对电子标签的查询次数,显著降低阅读器和电子标签之间的通信量,提高标签整体识别效率。
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