[发明专利]一种RFID系统中基于多信道的阅读器碰撞避免方法

摘要

本发明涉及一种RFID系统中基于多信道的阅读器碰撞避免方法，通过分析阅读器的碰撞类型，结合阅读器间的距离信息，构造各类阅读器碰撞问题的解决方法；为了更好地执行解决方案，针对阅读器间的不同关系，建立优选数据信道的准则；制定控制信息的消息格式，以方便相关阅读器获取信道的选取信息；为了更好完成阅读器与标签的通信，设计新型通信处理流程，更好地发挥多信道功能；进一步仿真验证本方法在识别命令失败次数、识别处理时间及网络负载等方面与已有协议相比的性能优势。本发明适用于具有多阅读器的RFID实际场景，将对信息获取技术起到推动作用。

主权项

一种RFID系统中有效的多信道阅读器碰撞避免方法，其特征在于步骤如下：步骤1：确定阅读器碰撞类型，构建各类阅读器碰撞问题的解决方案：1、若阅读器间的距离：d(R_i,R_j)<r_i+r_j，则判定标签位于多个阅读器的读写范围内，不能同时响应多个阅读器的读写请求，产生第一类阅读器与标签碰撞类型(R～T₁)；解决方案：阅读器采用随机选取不同的通信时隙，解决多个阅读器对读写交叉区域的标签同时读取而造成碰撞的问题；2、若阅读器间的距离满足：max{I_i,I_j}<d(R_i,R_j)<max{r_i+I_j,r_j+I_i}，则判定阅读器与标签通信时，易受其他相关阅读器干扰范围的影响，产生第二类阅读器与标签碰撞类型(R～T₂)；解决方案：阅读器采用随机选取不同通信时隙的方法，或采用优选数据信道的准则选择不同信道，解决标签获取读写命令时受到相关阅读器干扰范围影响的问题；3、若阅读器间的距离满足：r_i+r_j<d(R_i,R_j)<max{I_i,I_j}，则判定无源标签在响应阅读器时，易在同一时隙和同一频率受到其他相关阅读器干扰范围的影响，产生阅读器间碰撞类型(R～R)；解决方案：阅读器采用优选数据信道的准则选择不同信道，解决相关阅读器的干扰范围影响正常标签响应的问题；其中：阅读器R_i的读写范围半径为r_i、干扰范围半径为I_i；阅读器R_j的读写范围半径为r_j、干扰范围半径为I_j；d(R_i,R_j)表示阅读器R_i与阅读器R_j的距离；在某一阅读器读写范围内的阅读器，称为其邻居阅读器，其余满足上述距离关系能够造成阅读器碰撞的阅读器，均称为其相关阅读器；所述优选数据信道的准则为：i)阅读器在空闲信道中选取与其相关阅读器频率差距最大的通信信道；ii)当R～R碰撞或R～T₂碰撞发生时，若阅读器已有初始信道，则选择跳频到与其相关阅读器频率差距最大的通信信道上；iii)当R～T₁碰撞发生时，阅读器在初始信道中等待邻居阅读器读写完毕，或跳频到不同时隙通信的其它通信信道；在整个过程中，当阅读器占用数据信道与标签通信时，周期性在控制信道上发送控制信息beacon，以此引导其他阅读器选取数据信道的操作；所述Beacon格式为：(a)阅读器ID，唯一标识beacon所属的阅读器；(b)阅读器选取的信道号；(c)校验和，确保beacon信息的正确性；步骤2：当各阅读器已根据步骤1合理选择信道，则通信处理流程如下：在空闲阶段：阅读器在数据信道上的信息传输已完成，且没有在控制信道上的通信，阅读器进入空闲阶段；在等待阶段：当需要与标签通信时，阅读器首先要监听控制信道，当没有beacon消息传送时，则认为没有相关阅读器在此时发送信息，等待3个时隙T_i后，进入竞争阶段；在等待的时隙内，若收到beacon信息，则需判断信息的来源，若由邻居阅读器发出，则需在初始信道中等待，直到邻居阅读器通信完毕，随后继续进入等待阶段；若由相关阅读器发出，则继续减少等待时间，直至时间结束后进入竞争阶段；在竞争阶段：为了增加公平性，避免邻居阅读器同时读取标签，在每个阅读器与标签通信之前，都必须等待一段延迟时间Delay_time，Delay_time每隔一个时隙减1，直到减少为0，阅读器进入通信阶段。若在Delay_time时间减少的过程中，收到了邻居阅读器的beacon信息，则阅读器回到等待阶段，并将此时Delay_time的值存入当前记录中；所述延迟时间Delay_time的数值从阅读器先前竞争阶段的记录中获取；若没有先前竞争阶段的记录，则从[0,round{N/n}]中随机选择一个整数进行初始化，其中：N为阅读器数目，n为信道数目，round()为取整函数；在通信阶段：阅读器占据相应数据信道与标签通信，并在控制信道中周期性广播beacon信息，直到通信结束；若阅读器还有通信请求，则进入等待阶段，否则进入空闲阶段。