RFID系统中防碰撞算法研究

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RFID防碰撞算法直接影响着RFID系统的性能。准确地识别出RFID系统中碰撞标签的信息是RFID识别技术的难点,也是保证识别信息实时性的重要因素。RFID系统中应用最多的标签防碰撞算法为基于时分多路(Time Division Multiple Access,TDMA)的二进制搜索算法和ALOHA算法。基于二进制搜索的防碰撞算法,系统识别的可靠性较高,但在识别过程中阅读器发送的请求命令次数多,传输的数据量大导致系统的识别效率降低。基于ALOHA的防碰撞算法,算法设计简单,但由于算法中标签估计方法的复杂性和不准确性,增大了识别时延,降低了系统吞吐率。为此,本文对基于二进制搜索和ALOHA的两类防碰撞算法分别进行了研究。   首先,研究二进制搜索防碰撞算法存在的缺陷并对该类算法进行改进。改进算法分为两个阶段,第一阶段为标签数据预处理阶段,当阅读器发送第一次请求命令后,由曼彻斯特编码原理检测出标签ID发生碰撞的比特位,然后根据统计出的碰撞位信息将每个标签ID在碰撞比特位置上的比特值提取出来,作为其新的ID号。第二阶段为标签识别阶段,当阅读器向待识别标签发送请求命令后,根据标签返回的碰撞位数决定算法下一步的操作是请求命令参数进栈,直接识别出标签ID还是栈顶元素出栈。仿真结果验证,识别相同数目的标签,本文改进的算法所需的识别次数和传输位数均有减少,有效地缩短了系统的识别时间。其次,针对ALOHA防碰撞算法存在的问题,本文对基于ALOHA的防碰撞算法进行了改进。在阅读器和标签上分别设置计数器来表示阅读器的识别周期和标签的碰撞次数。通过比较标签计数器值与阅读器计数器值相等的标签个数来准确估计未识别标签的数目,然后判断标签是否需要分组,最后实现对阅读器帧长度动态合理的调整。在相同数据集上的测试表明,当未识别标签个数较多时,本文的算法能够在阅读器使用较少时隙数的同时使得RFID系统的吞吐率保持在0.36左右。
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