UHF頻段RFID系統(tǒng)中的防碰撞算法研究.pdf

1、射頻識(shí)別(RadioFrequencyIdentification，RFID)技術(shù)是一種利用無線射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)具有準(zhǔn)確率高、識(shí)別速度快、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長、可穿透非金屬材料及可工作于惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在物品識(shí)別和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域。RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，隨著中國政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的高度重視與迅速推動(dòng)，將得到大規(guī)模應(yīng)用，在未來擁有廣闊的發(fā)展前景。
　　超高頻(UHF)頻段的RFID系統(tǒng)

2、是在最近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，它由于具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、識(shí)別準(zhǔn)確率高、識(shí)別速度快等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于人員、動(dòng)物、物品等方面的自動(dòng)識(shí)別，是當(dāng)前RFID系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。隨著RFID技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用需要，迫切需要閱讀器在有限時(shí)間內(nèi)高效準(zhǔn)確地識(shí)別大量標(biāo)簽，而信號(hào)碰撞是影響RFID系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。本文主要針對(duì)制約RFID系統(tǒng)發(fā)展的防碰撞問題進(jìn)行了研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)算法和設(shè)計(jì)思路，具體研究工作如下:
　　(1)簡(jiǎn)要介紹了UHF頻段RFI

3、D系統(tǒng)使用較多的ISO/IEC18000-6號(hào)協(xié)議，并分別從編碼、調(diào)制、防碰撞機(jī)制以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿詈筒煌臉?biāo)簽狀態(tài)等角度，對(duì)ISO/IEC18000-6號(hào)協(xié)議中的C類協(xié)議進(jìn)行了分析。
　　(2)分析了UHF頻段RFID系統(tǒng)三種協(xié)議中的常用的防碰撞算法:Aloha算法、二進(jìn)制樹防碰撞算法及時(shí)隙隨機(jī)防碰撞算法，并對(duì)其進(jìn)行了仿真比較，通過實(shí)驗(yàn)我們知道二進(jìn)制樹算法和動(dòng)態(tài)二進(jìn)制樹算法的對(duì)一個(gè)標(biāo)簽的平均需要搜索次數(shù)是log2N+1，而對(duì)后退

4、式二進(jìn)制樹算法全部完成需要2N-1次的搜索。對(duì)于ALOHA類算法，A類協(xié)議的DFSA與C類協(xié)議的時(shí)隙隨機(jī)防碰撞算法區(qū)別在于，DFSA中對(duì)時(shí)隙數(shù)N的改變發(fā)生在每次識(shí)別完一輪后，而時(shí)隙隨機(jī)防碰撞算法則是通過閱讀器與標(biāo)簽之間的Q值參數(shù)的傳遞，在對(duì)每一輪識(shí)別過程當(dāng)中動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的改變，這樣相對(duì)靈活，而且安全性高。但是有一點(diǎn)不足就是，由于Q值為整數(shù)，對(duì)Q值的調(diào)整，使得幀時(shí)隙數(shù)限制在2Q，即{1，2，4，8，16，32，…，256}等數(shù)值中，這樣又限制

5、了對(duì)幀時(shí)隙數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
　　(3)對(duì)ISO/IEC18000-6C協(xié)議所使用的防碰撞算法做了進(jìn)一步分析。當(dāng)幀時(shí)隙數(shù)等于待識(shí)別標(biāo)簽的數(shù)量時(shí)，系統(tǒng)的吞吐率最高為0.3679，那反過來說，當(dāng)系統(tǒng)的吞吐率最高時(shí)，幀長也就近似等于待識(shí)別標(biāo)簽的數(shù)量。而正是基于上述考慮，可以得出一種改進(jìn)的算法，這種算法以系統(tǒng)的吞吐率最大為導(dǎo)向，為快速的調(diào)整幀時(shí)隙數(shù)提供了理論依據(jù)。通過使用Matlab軟件，分別從占用的時(shí)隙和系統(tǒng)效率兩個(gè)方面，對(duì)原有的時(shí)隙隨機(jī)防