[发明专利]基于动态时隙冲突跟踪树的RIFD防碰撞方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线射频识别(RFID)系统领域，更具体地，涉及一种基于动态时隙冲突跟踪树的RIFD防碰撞方法。

背景技术

射频识别(RFID)系统利用射频信号进行无接触式物体识别，被广泛用于门禁系统、生产制造和供应管理等领域。它包括阅读器和标签两大部件。阅读器通过读取物件上标签的数据以达到识别物件的功能。然而，阅读器和标签之间的通信共享无线信道，当多个标签同时响应阅读器时，阅读器无法识别标签，即导致标签碰撞。这些碰撞的存在增加了阅读器识别标签的开销，降低了系统识别效率。为防止标签碰撞的产生，RFID系统中必须设置一定的防碰撞方法。标签防碰撞方法主要分为基于Aloha的算法和基于树的算法。基于Aloha的算法实现简单，是一种随机型算法，但可能会出现“标签饥饿”的问题。基于树的算法采用了类似二叉树的数据结构来解决碰撞问题，属于确定型算法，识别延迟相对较长，但不会出现“标签饥饿”的问题。

目前大部分防碰撞算法都属于基于树的算法，如查询树算法(QTA)。它通过在当前的查询前缀后附加上0和1来减少下一次查询碰撞的发生机率，但会产生大量不必要查询，因此识别速度并不是很高。为进一步提高RFID系统识别速度，学者们对查询树算法进行了改进，提出了动态时隙冲突跟踪树法(DSCTTA)。

动态时隙冲突跟踪树法对跟踪到的连续碰撞位采用分时应答策略来减少前缀开销和迭代开销，即若连续碰撞位为C，则下轮查询为标签提供2^C个应答时隙，避免了大量不必要的查询，进而减小识别时延。但是，该算法容易产生大量的空闲时隙，浪费了系统资源。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于动态时隙冲突跟踪树的RIFD防碰撞方法，该方法结合了动态时隙冲突跟踪树法和比特转换方法，在阅读器识别过程中对跟踪到的连续碰撞位进行比特转换处理，避免了动态时隙冲突跟踪树法容易产生过多空闲时隙的缺点。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于动态时隙冲突跟踪树的RIFD防碰撞方法，包括以下步骤：

1)阅读器初始化查询前缀堆栈PS、替补队列CQ和碰撞状态堆栈CS；每轮查询开始时阅读器弹出堆栈PS和CS内的第一个数据分别赋给查询前缀prefix和碰撞状态序列Cs，向标签发送查询指令，并将时隙计数器SC初始化为0，设定基础应答时隙数T；

2)与prefix匹配的标签根据Cs设定好基础应答时隙T和标签在此轮查询中的应答时隙r，将SC初始化为0，并在SC等于时隙r时向阅读器发送其标识IDs；

3)阅读器根据计数器执行如下操作：若SC<T，跳转到步骤4)；若SC≥T，则跳转到步骤5)；

4)阅读器对标签的应答信号进行跟踪：若阅读器检测到当前应答信号未发生碰撞，或者在当前应答中阅读器跟踪到的连续碰撞位数C′＜2，阅读器则采用动态时隙冲突跟踪树法进行处理；若连续碰撞位数C′≥2，阅读器向标签发送含有首个碰撞位r_F、连续碰撞为数C′以及额外应答时隙e的特殊ACK信号；并将新前缀写入替补队列CQ；然后阅读器的时隙计数器SC加1，跳转到步骤6)；

5)若CQ不为空，阅读器则弹出CQ中第一个数据，写入堆栈PS，并根据接收序列构成新的碰撞状态序列，写入堆栈CS，然后将SC加1；否则，跳转到步骤7)；

6)标签接收阅读器发送的ACK信号，将SC加1，若为普通ACK信号，则标签直接停止发送；若为特殊ACK信号，标签则停止发送，根据ACK信号再次设定应答时隙r=e，并采用比特转换方法对连续碰撞位进行转换，等待发送转换比特；然后r=SC的标签应答转到步骤3)；

7)阅读器判断堆栈PS是否为空，如果不是，阅读器则取出PS中的第一条查询前缀和CS中的第一个数据，初始化SC并设定好T，开始新一轮查询，跳转到步骤2)，否则，结束查询。

具体的，上述步骤1)或2)基础应答时隙T的设定方法如下：若碰撞状态序列Cs的末位为0，则T为除末位以外的Cs序列所对应的十进制值，否则，T为Cs中除末位外的比特1的个数。

具体的，上述步骤2)标签自身应答时隙r的设定方法如下：若Cs标志位为0，标签则按照其标识IDs的第k+1至k+log₂T位对应的十进制值设定，其中k为查询前缀的长度；否则，标签根据查询前缀之后的比特IDs的十进制值所对应的比特1在Cs中的位置设定，从高位到低位，只统计比特1的个数，l为Cs的长度。