基于多阅读器场景的RFID标签防碰撞算法研究

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射频识别技术(Radio frequency identification,RFID)是使用电磁波作为传输介质,实现数据双向通信的无接触式自动识别技术。作为物联网感知层的关键技术之一,射频识别技术以无接触感应、识别距离远、体积轻便、抗污染能力强、数据容量大等优势,被广泛应用于智能化交通、工业自动化等众多领域。但RFID系统中的信号碰撞问题作为造成其识别时间较长、准确率较低和通信量大等问题的主要原因,已成为近年来的研究热点之一。因此,一个能够高效对标签进行识别的防碰撞算法对于RFID技术的研究与发展是必不可少的。信号碰撞问题可划分成两类:标签信号碰撞以及阅读器信号碰撞。本文主要围绕标签碰撞这一问题展开研究。本文首先对RFID系统的组成部分以及其工作的基本原理做了依次的介绍,之后对相关度较高的防碰撞算法原理进行了讲解。然后,针对传统的标签防碰撞算法易于出现的“初始冗余”问题和碰撞时隙较多的问题,在查询树的基础上,从多阅读器协作的角度提出两个防碰撞算法:算法一将RFID阅读器的初始广播层数锁定在树形结构的次末层,并通过曼切斯特编码能够识别标签碰撞位的特性对待广播节点进行优化,从而一定程度上缓解“初始冗余”问题。算法二在动态选择树形结构分叉层的基础上,结合多阅读器场景下的反概率函数,函数考虑阅读器间的有效信息交互,在阅读器中存储带广播节点的优先级队列,通过每轮广播阅读器间交换的广播前缀与广播结果,计算每个节点作为有效节点的概率,进而产生下一个最优广播节点。进而从信息交互的角度上优化了“多阅读器场景下的标签碰撞”问题。实验结果和理论分析表明,提出的算法在相同的仿真条件下具有更少的总时隙数量和吞吐率。算法一对于“初始冗余”问题有明显的改善,算法二能够大量的减少查询过程中的碰撞时隙,使用提出的两种算法应对标签碰撞问题,能够从一定程度上省略部分非必要的查询和减少标签读写过程中的数据丢失等问题,从而提高了RFID系统标签识别的效率。
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