射频识别_RFID标签防碰撞算法的研究

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射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)是一种自动识别和数据采集技术,通过无线电波,射频识别技术可以实现非接触式的识别,并实时地与多个目标同时进行通信。由于具有穿透性强、可靠性高、可多目标识别等优点而广泛应用在医疗、物流等领域。防碰撞技术是RFID的关键技术之一。射频识别系统工作时,如果多个标签或阅读器在同一工作区域内,识别时就会造成相互干扰,解决这种干扰的技术称为防碰撞技术。防碰撞问题又分为阅读器防碰撞和标签防碰撞问题,标签的防碰撞问题是目前研究的热点和难点。本课题来源于国家自然科学青年基金项目“物联网泛定位理论与关键技术研究”(项目编号61303207)。论文介绍了射频识别(RFID)技术的工作原理、系统的组成及分类,并对射频识别的几大关键技术进行了分析,提出了本文的重点研究技术——防碰撞技术。详细介绍了两类典型的防碰撞算法,包括基于二进制树的确定性算法和基于ALOHA的概率性算法,并对这两类算法的优缺点进行分析。文中提出了两种基于ALOHA的改进算法。一种是校验估计动态帧时隙算法,该算法在标签估算方面采用“预估+校验”的方法,先给标签一个预估值,再由下一帧识别的标签数对其校验并修正,从而实现标签的动态估算,仿真结果表明校验估计动态帧时隙算法的吞吐率高,有效缩短了识别时间。另一种是改进型Q值防碰撞算法,该算法基于EPCglobal Class-1Generation-2(EPC C1G2)标准,对Q值调整的机制作了改进,阅读器不必在一帧结束后才开始调整Q值,提高了时隙利用率。EPC标准没有明确规定调整步长C的取值,改进算法中引入阈值的概念,对其进行理论分析并仿真,在求解出阂值的基础上,推导出随Q而变的C值。经比较,改进算法的吞吐率可保持在0.4,整个识别过程所需的总时隙数随着标签数目的增多呈非线性增长,尤其在标签数目较多时具有明显优势。
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