基于CDMA的大規模RFID防碰撞方法技術

本發明專利技術提出了一種基于CDMA的RFID防碰撞方法，該方法首先將所有的標簽進行調整分組，然后以遞歸的方式將碰撞的標簽分組，為標碰撞標簽選擇碼片，然后將標簽數據用正交碼擴頻后發送出去，并在閱讀器端用相同碼片進行解擴，最后對讀取標簽進行重復和遺漏的核查，該方法可以同時識別多個標簽，解決了現有的基于ALOHA算法和二進制算法方案的不足。

【技術實現步驟摘要】
基于CDMA的大規模RFID防碰撞方法
本專利技術涉及RFID的防碰撞技術，特別是基于CDMA的多路讀取方法。
技術介紹
隨著計算機通信技術的快速發展，人們對自動化識別技術的需求也越來越強烈，在這樣的背景下，RFID技術以其快速、準確、實時等優勢引起了人們的廣泛關注。近年來，RFID技術得到了快速的普及和發展。RFID系統被廣泛應用于門禁系統、物流管理、軍事等領域。隨著天線技術、芯片技術以及計算機技術的不斷向前發展，RFID系統的功率消耗和體積越來越小，功能越來越靈活，成本越來越低，操作也更加快捷方便。再加上其擅長運動目標識別、多個目標識別、方便物流管理和物品跟蹤等突出特點，RFID系統在人們的生產生活中扮演著越來越重要的角色。RFID技術帶來了一個新的無線市場，在國民生活中的地位與日俱增。RFID技術正越來越被廣泛地被應用于物流、零售等眾多領域。我國現已開始全面部署RFID系統的發展規劃，尤其重視編碼體系、頻率劃分以及知識產權等相關領域。但是，現有的RFID系統一次只能讀取一個標簽，當有多個標簽聚集在一起時，因信號沖突，導致閱讀器無法正確讀取標簽的信息。由此可見，解決好RFID碰撞這一核心問題對RFID更廣泛的應用和產業的發展具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術為了解決上述的技術問題，提出了一種基于CDMA的大規模RFID防碰撞方法。本專利技術的技術方案是：一種基于CDMA的RFID防碰撞方法，包括下述步驟，步驟1，將所有標簽進行分組，步驟1包括以下步驟，步驟1.1，標簽向閱讀器發送會話請求消息（HELLO），步驟1.2，系統默認最大分組數為G,閱讀器根據收到會話請求消息（HELLO）的信號強度初始化本次會話分組數K，K<=G，或者直接采用本次會話分組數K的預設數值，閱讀器向標簽廣播分組命令（GROUP，K），讓標簽分為K組；步驟1.3，標簽收到分組命令后隨機選擇該標簽的分組序列低K位中的一位并置為1，其余為0，該序列稱之為分組序列信息（POSION）；步驟1.4，標簽將分組序列信息（POSION）發送回閱讀器，閱讀器在收到的所有標簽分組序列信息（POSION）后根據碰撞位生成合成分組序列；閱讀器收到所有標簽的分組序列信息（POSION）后，對所有為1的位置進行整合；步驟1.5，閱讀器選取待通信的M個分組，循環向標簽發送允許通信命令（ADJUST，S_POSION），其中序列（S_POSION）為選定分組的分組序列信息（POSION），長度為K，僅有一位為1，序列（S_POSION）與標簽內保存的分組序列信息（POSION）結構一致，標簽收到該命令后，檢查是否與自己的分組序列信息（POSION）一致，若一致，則將數據擴頻后發送出去，否則，不響應；步驟1.6，閱讀器統計這M個分組的碰撞率P(x≥2)，只要有1組的標簽碰撞率P(x≥2)大于閾值P(x≥2|n＝N)，P(x≥2|n＝N)為當n=N時計算所得的碰撞概率，將K的值擴大為k×K后，從新分組，發送分組（GROUP，K）命令，回到步驟1.3；否則，分組成功進入步驟2；其中，假設有N個正交碼片，每組內能容納的最大標簽個數為N，設組內實際標簽數為n，設標簽選擇任一碼片的概率是相等的，即p=1/N，每個標簽對碼片的選擇是相互獨立的，在一個組內一個碼片沒有被任何標簽選中的概率如下：x代表選中該碼片的標簽數量，一個碼片僅被一個標簽選中的概率如下，其中，表示從n個標簽數中隨機選擇一個標簽，當有兩個或兩個以上標簽選中同一碼片時則發生碰撞，其概率如下，步驟2，對分組時產生碰撞的標簽進行碰撞處理；步驟2的子步驟如下，步驟2.1，預設碰撞緩沖值（BUFFER）的初始值，使碰撞緩沖值（BUFFER）初始化為一正整數值，發生碰撞的碼片數期望為：其中，X為發生碰撞的碼片數量；在K個分組中發生碰撞的碼片數總期望為K×E（X），將該值設置為碰撞緩沖（BUFFER）的初始值；從未通信的標簽分組中選定一個分組發送通信命令（SEND,S_POSION）,分組序列信息(POSION)與分組信息的序列（S_POSION）一致的標簽隨機從正交矩陣中選取一行作為碼片，將自己的數據用碼片擴頻后發送給閱讀器；閱讀器收到信息后通過同樣的正交碼片分離出所有數據后,將已經識別的標簽ID逐個廣播，各標簽檢查如果已被閱讀器正確識別，則進入休眠狀態；此過程中如閱讀器檢測到碰撞，就將當前的碰撞緩沖值（BUFFER）減1；步驟2.2，判斷碰撞緩沖值（BUFFER）是否等于0，如為0，進入步驟2.3，否則直接進入步驟2.4；步驟2.3，調整標簽分組，并將緩沖值（BUFFER）重置為初始值；調整過程如下，將這些不同組內發生碰撞的標簽重新合成為新的一組，刪去舊的組，并將新合并的組號放入未識別的組號集合里；進入步驟2.4；步驟2.4，閱讀器檢測是否還存在未通信的標簽分組，如存在，回到步驟2.1，否則結束步驟2，進入步驟3；步驟3，對讀取的標簽進行重復和遺漏核查，閱讀器中設置一個變量L，L初始值為系統核查次數的上限值；步驟3具體實施的子步驟如下，步驟3.1，閱讀器廣播核查命令（CHECK）；步驟3.2，所有標簽檢查自己的發送標志位和反饋標志位，只要有1位不為1，則標簽向閱讀器返回其分組信息，發送重傳請求（MSS，R_POSION），其中，（R_POSION）為該標簽的分組序列（POSION）信息；步驟3.3，閱讀器在發送核查命令（CHECK）后，如果沒有標簽響應，則表示所有標簽被正確識別，識別過程結束；如果閱讀器收到了標簽的響應，則說明存在未識別的標簽或者存在故障標簽，進入步驟3.4；步驟3.4，閱讀器廣播發送重傳命令(WAKE_UP，R_POSION)，通知遺漏的標簽重新發送數據；步驟3.5，未被識別的標簽收到重傳(WAKE_UP，R_POSION)命令后，檢查（R_POSION）與自己的分組序列（POSION）信息是否相同，如果相同，則重傳數據；閱讀器再將收到的所有需要重傳的分組序列（R_POSION）依次廣播后，一個檢查過程結束，將L減1；若L不為0，回到步驟3.1；若L為0，同樣結束該過程，并向用戶發送錯誤報告。所述的步驟1.4中所述的整合的方法是，將所有標簽返回的分組序列信息（POSION）按位進行邏輯加法，得到合并的分組序列（C_POSION）。所述的步驟1.5中的循環方法是，從合并的分組序列(C_POSION)中依次選取M個不為0的位，即選取M個分組，M<<K，發送M次相應的允許通信命令消息（ADJUST，S_POSION），標簽收到該命令后，檢查是否與自己的分組序列（POSION）信息一致，若一致，則將數據擴頻后發送出去，否則，不響應。作為優選，步驟1.6中的k取1.5。與現有技術相比，本專利技術能夠實現多個標簽同時讀取，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于CDMA的RFID防碰撞方法，其特征在于，包括下述步驟：步驟1，將所有標簽進行調整分組，步驟1包括以下步驟，步驟1.1，標簽向閱讀器發送會話請求消息（HELLO），步驟1.2，系統默認最大分組數為G,閱讀器根據收到會話請求消息（HELLO）的信號強度初始化本次會話分組數K，KP(x=0)=(N-1)nNnx代表選中該碼片的標簽數量，一個碼片僅被一個標簽選中的概率如下，P(x=1)=Cn1(N-1)n-1Nn=n(N-1)n-1Nn其中，表示從n個標簽數中隨機選擇一個標簽，當有兩個或兩個以上標簽選中同一碼片時則發生碰撞，其概率如下，P(x≥2)=1-[(N-1)nNn+n(N-1)n-1Nn]步驟2，對分組時產生碰撞的標簽進行碰撞處理；步驟2的子步驟如下，步驟2.1，預設碰撞緩沖值（BUFFER）的初始值，閱讀器維護一個未識別的組號集合和一個碰撞緩沖值（BUFFER），所述未識別的分組集合，是所有存在未識別的標簽的分組的集合，使碰撞緩沖值（BUFFER）初始化為一正整數值，發生碰撞的碼片數期望為：E(X)=NP(x≥2)=Nn-(n+N-1)(N-1)n-1Nn-1其中，X為發生碰撞的碼片數量；在K個分組中發生碰撞的碼片數總期望為K×E（X），將該值設置為碰撞緩沖（BUFFER）的初始值；從未通信的標簽分組中選定一個分組發送通信命令（SEND,S_POSION）,分組序列信息(POSION)與分組信息的序列（S_POSION）一致的標簽隨機從正交矩陣中選取一行作為碼片，將自己的數據用碼片擴頻后發送給閱讀器；閱讀器收到信息后通過同樣的正交碼片分離出所有數據后,將已經識別的標簽ID逐個廣播，各標簽檢查如果已被閱讀器正確識別，則已被閱讀器正確識別，進入休眠狀態；此過程中如閱讀器檢測到碰撞，就將當前的碰撞緩沖值（BUFFER）減1；步驟2.2，判斷碰撞緩沖值（BUFFER）是否等于0，如為0，進入步驟2.3，否則直接進入步驟2.4；步驟2.3，調整標簽分組，并將緩沖值（BUFFER）重置為初始值；調整過程如下，將這些不同組內發生碰撞的標簽重新合成為新的一組，刪去舊的組，并將新合并的組號放入未識別的組號集合里；進入步驟2.4；步驟2.4，閱讀器檢測是否還存在未通信的標簽分組，如存在，回到步驟2.1，否則結束步驟2，進入步驟3；步驟3，對讀取的標簽進行重復和遺漏核查，閱讀器中設置一個變量L，L初始值為系統核查次數的上限值；步驟3具體實施的子步驟如下，步驟3.1，閱讀器廣播核查命令（CHECK）；步驟3.2，所有標簽檢查自己的發送標志位和反饋標志位，只要有1位不為1，則標簽向閱讀器返回其分組信息，發送重傳請求（MSS，R_POSION），其中，（R_POSION）為該標簽的分組序列（POSION）信息；步驟3.3，閱讀器在發送核查命令（CHECK）后，如果沒有標簽響應，則表示所有標簽被正確識別，識別過程結束；如果閱讀器收到了標簽的響應，則說明存在未識別的標簽或者存在故障標簽，進入步驟3.4；步驟3.4，閱讀器廣播發送重傳命令(WAKE_UP，R_POSION)，通知遺漏的標簽重新發送數據；步驟3.5，未被識別的標簽收到重傳(WAKE_UP，R_POSION)命令后，檢查（R_POSION）與自己的分組序列（POSION）信息是否相同，如果相同，則重傳數據；閱讀器再將收到的所有需要重傳的分組序列（R_POSION）依次廣播后，一個檢查過程結束，將L減1；若L不為0，回到步驟3.1；若L為0，同樣結束該過程，并向用戶發送錯誤報告。FDA0000433266140000021.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種基于CDMA的RFID防碰撞方法，其特征在于，包括下述步驟：步驟1，將所有標簽進行調整分組，步驟1包括以下步驟，步驟1.1，標簽向閱讀器發送會話請求消息HELLO，步驟1.2，系統默認最大分組數為G,閱讀器根據收到會話請求消息HELLO的信號強度初始化本次會話分組數K，K<＝G，或者直接采用本次會話分組數K的預設數值，閱讀器向標簽廣播分組命令(GROUP，K)，讓標簽分為K組；步驟1.3，標簽收到分組命令后隨機選擇該標簽的分組序列低K位中的一位并置為1，其余為0，該序列稱之為分組序列信息POSION；步驟1.4，標簽將分組序列信息POSION發送回閱讀器，閱讀器在收到所有標簽分組序列信息POSION后根據碰撞位生成合成分組序列；具體的是閱讀器收到所有標簽的分組序列信息POSION后，對所有為1的位置進行整合；步驟1.5，閱讀器選取待通信的M個分組，循環向標簽發送允許通信命令(ADJUST，S_POSION)，其中序列S_POSION為選定分組的分組序列信息POSION，長度為K，僅有一位為1，序列S_POSION與標簽內保存的分組序列信息POSION結構一致，標簽收到該命令后，檢查是否與自己的分組序列信息POSION一致，若一致，則將數據擴頻后發送出去，否則，不響應；步驟1.6，閱讀器統計這M個分組的碰撞率P(x≥2)，只要有1組的標簽碰撞率P(x≥2)大于閾值P(x≥2|n＝N)，P(x≥2|n＝N)為當n＝N時計算所得的碰撞概率，則將K的值擴大為k×K后，重新分組，發送分組(GROUP，K)命令，回到步驟1.3；否則，分組成功進入步驟2；所述的k取1.5；其中，假設有N個正交碼片，每組內能容納的最大標簽個數為N，設組內實際標簽數為n，設標簽選擇任一碼片的概率是相等的，即p＝1/N，每個標簽對碼片的選擇是相互獨立的，在一個組內一個碼片沒有被任何標簽選中的概率如下：x代表選中該碼片的標簽數量，一個碼片僅被一個標簽選中的概率如下，其中，表示從n個標簽數中隨機選擇一個標簽，當有兩個或兩個以上標簽選中同一碼片時則發生碰撞，其概率如下，步驟2，對分組時產生碰撞的標簽進行碰撞處理；步驟2的子步驟如下，步驟2.1，預設碰撞緩沖值BUFFER的初始值，閱讀器維護一個未識別的組號集合和一個碰撞緩沖值BUFFER，所述未識別的分組集合，是所有存在未識別的標簽的分組的集合，使碰撞緩沖值BUFFER初始化為一正整數值，發生碰撞的碼片數期望為：其中，X為發生碰撞的碼片數量；在K個分組中發生碰撞的碼片數總期望為K×E(X)，將該值設置為碰撞緩沖BUFFER的初始值；從未通信的標簽分組中選定一個分組發送通信命令(SEND,S_POSION),分組...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃傳河，王晶，凌超，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：