[发明专利]一种基于比特检测的可靠RFID标签识别方法

说明书

本发明公开了一种基于比特检测的可靠RFID标签识别方法。采用基于空闲位检测的方法对标签数量进行估计，利用较少的时间消耗对标签数量进行有效估计，估计过程中读写器不断解码不同时隙中标签回复的字符串信息，利用解码信息中0位的个数估计标签的数目，并不断调整帧长以达到更高的估计精度。识别过程中采用基于冲突位检测的方法对标签进行时隙分配，利用解码信息将标签划分到不同时隙进行回复，并且避免了空闲时隙的产生。在每一时隙内标签同样根据时隙解码信息不断调整Tc值的方式来解决冲突问题。采用基于哈希序列的静默方式对已识别的标签进行静默，使得在信道衰落，噪声及多径效应等因素的影响下因捕获效应所产生的隐藏标签得以成功识别，使识别方法具有很高的可靠性。MATLAB中的对比仿真结果亦证明了该方法的有效性。

技术领域

本发明属于物联网领域，特别涉及单阅读器下基于比特检测的高效可靠 RFID标签识别方法。

背景技术

在现代物联网中，射频识别技术RFID(Radio frequency identification)被广泛应用于物联网底层感知模块。由于被动式RFID标签的广泛应用，射频识别技术的多目标识别优势凸显，但随之而来的多标签竞争信道产生的数据冲突以及非理想信道下的环境因素也很大程度上影响着标签识别的效率以及可靠性。因此，合理地降低标签识别过程中的冲突及由于非理想信道而产生的标签漏读问题是 RFID系统可靠高效运行的关键。

标签在共享的无线信道中与阅读器进行数据交互时，如果在同一时隙内有多个标签响应阅读器则会产生冲突，阅读器将无法成功解码当前时隙中标签响应的信息，从而造成时隙的浪费。然而，由于信道衰落，噪声及多径效应等因素的影响，当多个标签在竞争同一信道时，如果在读写器端某一个标签响应信号的功率相较于其他标签强得多，读写器便能够成功解码此标签，即发生了捕获效应。许多传统的防冲突算法都是在信道理想的前提下进行设计的，它们都只是具有理论意义。

如今，越来越多的研究者开始关注捕获效应。哈兹姆·艾哈迈德等人考虑到捕获效应会对标签识别过程中冲突时隙数目产生影响，为了得到更高的系统效率，对传统的FSA算法中的帧长设置进行了修正，得到了捕获效应存在下的最优帧长设置方法，但并没有考虑标签识别的可靠性。GQT协议是在传统QT 协议的基础上为解决捕获效应下标签碰撞问题而提出的一种查询树协议。它提出了解决传统QT协议中无法识别隐藏标签问题的策略，其解决方案是将已被成功识别的标签的ID信息广播给所有标签，使已识别的标签静默，并重发前缀以识别被隐藏的标签。通过这种方式，被隐藏标签便可以被识别，从而达到可靠识别的目的。和GQT协议类似的协议还有GCT和GBT等，它们都是利用同样的思想来静默成功识别或者捕获的标签。GCT协议与GQT协议的不同点在于 GCT对于冲突时隙有着更加有效的解决策略以及重发空的前缀以识别被隐藏标签的方式。GBT协议在静默成功识别的标签后并不是基于重发前缀来识别被隐藏的标签，而是让被隐藏的标签在后续新开辟的识别树中进行竞争。但是，上述的树类协议存在以下问题：(1)如果标签数量较多，这些树类协议在树分的起始阶段所有的标签都会参与到竞争中去，导致整个树的深度较大。而标签的有效识别都在树的叶子结点上，过多的冲突导致分枝结点过多，识别效率变得很低；(2)隐藏标签会再次与其它时隙的标签进行竞争，导致冲突加剧；(3) 为了静默已识别的标签，阅读器在成功识别每一个标签以后都要向所有标签广播标签ID信息，极大的增加了阅读器与标签之间的信息交互量，增大了时间消耗，降低了识别效率。吴海峰等人在分析ALOHA类的协议在捕获效应下存在的问题后在其先前提出的BTSA的基础上进行修改，提出了ABTSA算法。该算法主要采用自适应帧长调整和二进制拆分分配策略来解决冲突，所提出的算法可以检测到隐藏标签，因此不会丢失任何隐藏标签。但是ABTSA协议在识别过程中不断调整帧长，计算复杂度较高，而且基于ALOHA类的协议会由于随机性而产生较多的空闲时隙，使得效率变低。