RFID系统防碰撞算法研究

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RadioFrequencyIdentification(RFID)射频识别技术作为一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础被列为本世纪十大重要技术之一。这是因为RFID具有的无接触的优点,并且携带的数据比传统的条形码更多。作为一种新兴的应用技术,RFID的应用中还存在一些不足如:识别准确率不高,RFID标准化进程缓慢等,其中由于标签碰撞和阅读器碰撞带来的标签识别效率不高是RFID技术中最重要的问题之一。研究快速、准确、有效地防碰撞问题解决方案已经成为一个非常有意义的课题,它对RFID技术的发展有着至关重要的作用。 本文介绍了射频识别技术的基本原理、结构、特点及其相关的基础理论知识,特别是对数据传输中的防碰撞问题进行深入的研究。在射频识别系统中的阅读器作用范围内,有多个标签要求通信而发生碰撞问题。解决这个问题必须要用到多路存取法,针对射频识别系统中阅读器与标签之间的通信特点,空分多路法、频分多路法,码分多路法在RFID系统中应用都受到一定的限制,只能应用到一些特定的场合。而对一般采用时分多路法的算法如ALOHA算法、时隙ALOHA算法、EPC和ISO14443A的二进制树型搜索算法等防碰撞算法协议,分析了各自特点以及存在的缺点。 本文的创新点在于提出了动态帧时隙算法,动态帧时隙算法是通过估计未读标签数或者估计发生碰撞概率的方式来动态决定帧大小,这样可以提高RFID系统的识别效率。在EPC二进制算法的基础上结合每个应答器具有唯一序列号的特点,采用按位检测碰撞的方法,研究提出了动态二进制树型搜索算法。形成了算法理论,并且证明了算法的正确性。结论得出动态二进制树型搜索算法与EPC二进制算法相比,可以使系统的吞吐率及信道的利用率更高、需要的时隙更少、准确率也更高。文中参照相关国内外文献,定义和分析了几种阅读器碰撞问题,并利用图论中的着色理论建立了算法公式。在此基础上提出了一种动态分布式颜色选择算法(VDCS),并与传统的理想线性后退算法进行了比较,在迅速发展的结点密集并且高速的网络中,VDCS优于理想的线性后退算法。
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