射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）是一种基于电感或电磁耦合的非接触式自动识别技术,已成为物联网的四大支撑技术之一。超高频RFID系统凭借移动式、远距离和多目标快速识别等优势,已广泛应用于可视化人员、物品的智能监控与追踪溯源等领域。为适应各领域多场景的应用需求,不仅要求超高频RFID系统快速获取标签信息,还需实现已录入标签的有效监管,而标签识别技术是其中的关键技术,决定了系统的整体性能。然而,传统标签识别技术难以在录入的标签集合中高效可靠地识别出异常标签,也难以在大容量多标签系统中实现部分标签的优先识别和信息采集,降低了超高频RFID系统的识别有效性和可靠性,限制了其广泛应用。尽管研究人员提出了多种异常标签识别的解决方案,但仍存在识别效率低、稳定性差和复杂度高等问题。因此,研究超高频RFID系统中符合多应用场景需求的高效可靠标签识别技术具有重要的科学意义与广泛的工程应用价值。本文深入研究了标签响应信息提取、碰撞位检测、无关标签过滤及传输数据压缩等机制与技术,针对存在新增标签、丢失标签和克隆标签的应用场景及优先识别目标标签的应用需求提出了多种高效可靠的识别方法及相应协议。通过理论分析、数值计算与仿真实验相结合的方式,验证了所提协议的性能。本文的主要研究内容及创新贡献如下:1.针对现有新增标签识别协议过滤已知标签速率低、标签信号碰撞频繁而致识别时间长等问题,提出了一种基于碰撞避免的新增标签识别协议（EUTI）,其构建身份验证过滤器阻止非期望标签的响应,从而能同步利用单一时隙与冲突时隙快速失活所有已知标签。通过预约机制调节帧长以降低标签碰撞概率,并基于碰撞位数预估后续时隙状态,据此引导新增标签跳过空闲时隙响应身份信息,能显著提升新增标签的识别效率。仿真结果表明,EUTI较编码过滤器识别协议（CFUI）在已知标签失活、新增标签识别和总执行时间上分别减少了44.12%、26.47%和27.75%。2.针对现有丢失标签识别协议未充分利用冲突时隙中的标签响应信息而致时隙利用率低、识别周期长等问题,提出了一种基于顺序字符串的丢失标签识别协议（SSMTI）,其将单一和空闲时隙转化为冲突时隙,并让时隙中的多个标签同时回复经曼切斯特编码后的不同字符串。通过追踪叠加信号中的碰撞位,可同时验证多个相关标签的存在性,有效提升了时隙利用率与标签识别效率。为加快标签高丢失率场景下的识别速度,进一步提出了基于交互式字符串的丢失标签识别协议（ISMTI）,其控制部分标签回复相同字符串,从而能在冲突时隙中较SSMTI同时识别出更多的丢失标签。此外,ISFMI可根据标签丢失率动态调整标签验证策略,在不同丢失率场景下均保持高识别效率。仿真结果表明,SSMTI和ISMTI在标签识别时间方面较碰撞分解识别协议（CR-MTI）分别减少了45.03%和68.87%。3.针对现有丢失标签识别协议难以有效避免无关标签干扰,且识别性能受标签丢失率影响而致丢失关键标签的识别效率低、稳定性差等问题,提出了一种高效稳健的丢失关键标签识别协议（ERKI）,其根据关键标签比重,利用改进的布隆过滤技术失活无关标签,并构建标记向量优化布隆过滤器的性能,实现了关键标签与无关标签的迅速分离。基于不同的关键标签丢失率,ERKI将适量标签分配到同一时隙中响应,通过检测响应结果,可同时识别出多个丢失关键标签,有效提升了标签识别效率。仿真结果表明,ERKI较改进型丢失关键标签识别协议（IVEKI）在识别速度上提高了2.14倍。4.针对现有克隆标签识别协议仅能对标签克隆情况逐一验证而致识别效率低等问题,提出了一种跨层克隆标签识别协议（CLBI）,其在物理层利用聚类算法估计冲突时隙中的标签数量,通过与预期数量对比,能一次判断多个标签中是否存在克隆标签,显著减少了标签验证次数,进而提高了识别效率。为解决CLBI的性能易受克隆标签比重影响的问题,提出了自适应克隆标签识别协议（A-CLBI）,其根据时隙变化估计系统中的克隆标签占比,并能自适应调整标签验证策略。仿真结果表明,A-CLBI较增强型克隆标签识别协议（ES-BID）减少了49.03%的识别时间。5.针对现有标签信息采集协议在多类别RFID系统中存在通信开销大、采集效率低等问题,提出了一种基于算术编码的标签信息采集协议（ACS）,通过标签与时隙的映射关系构造稀疏向量,引导不同类别中所需采样的标签响应,既避免了无关标签干扰,也减少了同类信息重复收集。同时,ACS利用算术编码压缩稀疏向量的长度,进而显著减少了其传输时间。仿真结果表明,ACS的信息采集时间较两阶段采样协议（TPS）减少了至少22.70%。本论文研究并提出针对新增、丢失、克隆标签等多种异常标签的高效识别协议,保障了标签信息获取的实时性、有效性和可靠性,这些成果在智能监控与追踪溯源等领域均有广泛的应用前景,有利于推动超高频RFID技术与产业发展。