[发明专利]基于图染色法的RFID多读写器防冲突方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种RFID读写器防冲突方法，涉及一种基于图染色法的RFID多读写器防冲突技术方案，属于射频识别技术领域。

背景技术

随着RFID技术的日益成熟，电子标签将会在供应链管理、资产管理、生产管理和安全防伪等领域获得广泛的应用。在上述许多应用场合中，大多会使用两个或两个以上的RFID读写器进行多目标的识别，称多读写器应用。在实际应用中发现，在多读写器应用环境下，读写器之间的相互干扰十分严重(称为读写器冲突问题)，从而导致整个RFID系统的识别效率严重下降。读写器冲突已经称为RFID发展应用的主要问题之一。经过分析表明，读写器之间的冲突分为标签冲突和频率冲突。标签冲突是指当标签同时处于多个读写器的阅读范围内时，不能被任何一个读写器正确识别的冲突，如图1所示，R1，R2分别表示两个RFID读写器，R表示读写器的阅读半径，I表示读写器的干扰半径，D表示读写器R1、R2之间的距离；频率冲突是指读写器在识别标签时，处于其它读写器的干扰范围内，由于它们的工作频率相同或者频率间隔太小导致不能正常识别标签的冲突，如图2所示。由于大多数电子标签的功能简单，不能区分不同读写器的信号，故标签冲突只能通过分时工作的方法解决。频率冲突可以通过为每个读写器分配不同的信道来解决。

国内外对于RFID多读写器的冲突问题及其解决方案进行了研究，其中基于时分多址的算法包括：DCS，colowave，Pulse，Dica，Random Backoff，CSMA等；基于空分多址的算法包括：LLCR，w-LLC，w-LCR等；基于时分频分结合的方案有Hi-Q。这些算法在一定程度上避免了读写器之间的冲突问题，但是仍然存在各自的不足。其中基于时分多址的虽然可以同时消除频率冲突和标签冲突，但在同一时刻仅有一个读写器工作，导致系统整体的识别效率不高；基于空分多址的方法通过调节辐射的角度或者发射能量的大小能够在一定程度上减轻标签冲突，但是不能有效避免频率冲突；Hi-Q虽然是时分频分相结合的方案，由于它是基于人工智能的算法，算法复杂度高，系统在达到最优状态前学习时间比较长，导致系统的总体效率仍然不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于图染色算法的频分、时分结合的RFID多读写器防冲突方法。通过图染色算法为每个RFID读写器分配合适的频率(信道)和时隙，使得存在频率冲突的读写器之间，使用不同信道工作，以避免频率冲突；同时，存在标签冲突的读写器之间在不同时间(时隙)阅读标签，以避免标签冲突。该技术方案通过使用较少的信道和时隙资源，在理论上可以避免所有的读写器冲突，使得读写器的平均识别速度得到提高。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种基于图染色法的RFID多读写器防冲突方法，包括：

步骤一，以二维坐标(x，y)表示每个读写器的位置，并向中央控制器输入每个读写器天线坐标的分布信息；

步骤二，中央控制器计算读写器之间的标签冲突矩阵T、频率冲突矩阵F；

步骤三，根据图染色理论，及标签冲突矩阵T，计算参数约束数t(v)、度数d(v)；

步骤四，调用时隙分配算法，计算所需最大时隙数max_slot，并为每个读写器分配相应的时隙编号slot_num；

步骤五，根据图染色理论、频率冲突矩阵F，及相关参数约束数t(v)，度数d(v)；

步骤六，调用信道分配算法，为每个读写器分配相应的信道编号channel_num；

步骤七，将时隙分配算法、信道分配算法的计算结果(最大时隙数max_slot、每个读写器分配所得的时隙编号slot_num，每个读写器分配所得的信道编号channel_num)发送给每个读写器。

所述时隙分配算法和信道分配算法的执行顺序可以互换，即先进行信道分配，再进行时隙分配，或者两种分配算法同时进行。

所述步骤一的标签冲突矩阵T，用于描述任意两个读写器之间是否存在标签冲突，假设读写器数目为n，则该矩阵为n×n，当读写器i，j之间存在标签冲突时，即当读写器i，j之间的距离D(I，j)＜2R，则元素T(i，j)＝1；否则，T(i，j)＝0；其中，R为读写器阅读标签的半径。

所述步骤一的频率冲突矩阵F，表示存在且仅存在频率冲突的读写器之间的最小信道约束数，假设读写器数目为n，则该矩阵为n×n，。频率距离约束条件为，相隔就n个信道，两读写器不发生频率冲突的距离为dn，