[发明专利]一种符合道路交通实际的智能交通电子标签防碰撞方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于互联网+的符合道路交通实际的汽车电子标识数据采集过程中的标签防碰撞技术。属于射频识别技术领域中的多标签读取技术，涉及多标签防碰撞的方法。

背景技术

一个典型的射频识别(RFID)系统通常由一个或多个读写器以及众多标签组成，每个标签都有一个唯一标识符或者产品电子代码。为了便于描述，后面统称电子标签。读写器通过无线方式读取标签，这样系统就可以获得与标签相连的物体的信息。RFID系统分为被动式，主动式以及半被动式混合式，主要区别在于标签的供电方式。主动式RFID系统中，标签自带电源，利用自身电源的能量来发送数据，优点是发送范围广，缺点是寿命短。被动式RFID系统中，标签的供电来源于读写器发送的射频载波。当标签接受到读写器的查询命令后会立即响应，发送自己的ID或者数据信息。射频识别技术的一个主要优点就是多目标识别。在系统工作的时候，阅读器周围可能会有多个标签同时存在，当多个标签同时向阅读器传送数据的时候就产生了冲突问题。

当前的电子标签的防碰撞算法主要有ALOHA-based和TREE-based两类。其中基于树搜索的算法也称为确定性算法，它能够识别读出读写器有效通信范围内所有标签，但是该类算法比较复杂，延时较长。当配有电子标签的车速较快时，该类算法不能较好处理标签碰撞问题。因此，本发明提出一种符合道路交通实际的智能交通电子标签防碰撞方法。

发明内容

本发明意在设计出一种符合实际道路应用情况的基于动态帧时隙Aloha的电子标签防碰撞技术，有效提高电子车牌读卡器在对道路中行驶的拥有电子标签的车辆信息的效率。本发明为了解决射频识别系统中的多电子标签碰撞问题，提出一种结合时隙信息序列和自适应时隙分配的动态帧时隙的Aloha算法，该算法可以有效提高系统的吞吐率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于时隙信息序列和自适应时隙分配的动态帧时隙的Aloha算法。在每一轮的识别中，标签在收到阅读器命令后，将自己选择时隙放在时隙信息序列中，然后将时隙信息序列发送给阅读器。阅读器基于时隙信息序列做出操作。

实际道路情况中，一个读写器范围内车辆不会超过256辆，所以一般来说不需要分组，而且一条道路读写器较多，及时某个读卡器有漏读现象，下个读写器也会读出。因此，综合考虑道路实际情况，不需要进行分组处理。

1、基本概念

1.1空闲率：设定一帧内的时隙数，即帧长为N；阅读器范围内待读标签数量为n，每个标签在帧内的时隙内随机选择一个时隙进行发送自己的识别码信息。则r个标签出现在某特定的时隙的概率服从二项分布，则有：

若该时刻标签r＝0，即一个时隙里没有请求识别标签，则该时隙称为空闲时隙，其概率称为空闲率P₀，为：

当r＝1，即一个时隙里只有一个标签请求识别标签，该时隙称为成功时隙，其概率称为成功率P_s为：

当r≥2时，即一个时隙里有两个及以上的标签请求识别标签，该时隙称为碰撞时隙，其概率称为碰撞率P_k为：

P_k＝P(X≥2)＝1-P(X＝0)-P(X＝1)(4)

则在一帧的识别周期内，仅有一个标签的时隙期望为：

没有标签的时隙数的期望值为：

产生碰撞的时隙数的期望值为：

E(X≥2)＝N-E(X＝0)-E(X＝1)(7)

1.2吞吐率：RFID系统的吞吐率S是指阅读器在一个识别帧长的时间内成功传输信息的标签数目所占的比例，即

2、时隙信息序列

由于当阅读器通信范围内电子标签数量过多时，容易出现“漏读”现象，我们引入一个时隙信息序列来解决这种问题。通过时隙信息序列，阅读器可以通过较小的代价来预先获取各个标签所选择的时隙，以此提高算法的效率。

时隙信息序列A的长度为可选时隙的个数N，假设某一标签在[1，…N]中随机选择一个时隙m，则A的第m位被设置成1，而其余位被设置为0。如当N＝15，m＝8时，对应的时隙信息序列A＝0000000 10000000。当有多个标签同时发送各自产生的时隙信息序列，假设N＝15，现有四个标签TAG1、TAG2、TAG3、TAG4，且各个标签所对应的m依次为1，5，9，12，那么其碰撞情况如图1所示