RFID系统多标签防碰撞算法的研究与实现

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随着物联网技术及其应用的迅猛发展,RFID(Radio Frequency Identification)技术的应用更为广泛。在实际应用中,空间内多个标签同时响应同一个阅读器,或多个阅读器同时请求同一个标签给予响应时,均可形成阅读器识别标签信息的碰撞问题,解决碰撞问题的策略算法统称防碰撞算法,本文重点研究多标签防碰撞的相关算法。在各种多标签防碰撞算法中,确定型的二进制树算法和统计型的ALOHA算法应用最广泛。对其进一步研究,并提出改进是具有理论和实践意义的。现场可编程门阵列(FPGA)作为一种现场可编程的专用集成电路,拥有高速度,可编程等多个适应于算法处理的优点,从而为RFID防碰撞算法的实现的验证开辟了有效的途径。本课题针对RFID系统中的多标签防碰撞问题及防碰撞算法进行了研究。首先,简单介绍RFID系统组成,工作原理,碰撞问题形成机理等相关的背景知识;然后,对现有的常用防碰撞算法进行归类总结,重点研究基本二进制树算法、动态二进制树算法和塔扬式二进制树算法,从算法实例分析结果中比较三者的优劣,之后将动态二进制树算法和塔扬式二进制树算法的优点结合,提出改进型的二进制树算法,并对提出的改进型算法给出性能分析,并与动态二进制树算法和塔扬式二进制树算法进行了对比;最后,基于FPGA对改进的二进制树算法进行关键模块的设计验证。改进型算法采用了动态改变携带命令参数,从而减少了指令信息携带量,提高命令信息传递速度;而又采用塔扬搜索思路,使改进的算法遍历次数较基本二进制树算法有大幅减少,从而进一步缩短多标签的识别时间。再有新改进型算法,采用二分法从最高碰撞位开始分组识别,缩小了搜索范围,也即缩短了搜索的路径,大大提高了识别效率。
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