RFID系统的防碰撞算法研究

论文摘要

射频识别(RFID)技术是近年来兴起的一种非接触式的自动识别技术。与目前采用的条形码技术相比,RFID技术具有读取距离远、穿透能力强、效率高、信息量大等优势,并且在各个领域都有广泛的应用。因此射频识别技术的研究已经成为广大研究者关注的焦点。虽然射频识别技术具有很多优点,并在很多领域都有良好的应用前景,但是RFID技术仍然有很多问题需要解决,本文研究的标签碰撞问题就是其中之一。论文的主要工作包括以下几个方面:简要介绍了RFID系统的工作原理,并对系统的标签碰撞问题进行了详细地研究,分析了现有的防碰撞算法的优点与不足。目前解决标签碰撞问题的方法有基于退避思想的Aloha算法和二进制搜索算法。二进制搜索算法虽然识别效率比较高,但是泄露信息比较多,安全性比较差。Aloha算法主要有时隙的Aloha算法、帧时隙的Aloha算法和动态帧时隙算法,这几种算法实现比较容易,但是在标签数量很大时识别效率比较低。通过对Aloha算法的研究分析,针对Aloha算法的识别效率随着标签数的增加急剧下降的问题,本文提出了一种改进的动态帧时隙算法。该算法思想是,统计每一帧中发生碰撞的时隙数,根据碰撞时隙数、帧长度与标签数的关系估计出标签数,然后根据标签数动态调整帧长度的大小。通过实验表明,随着标签数增多,改进算法的识别效率比常用的最小值标签估计算法要高。为了解决在标签数大于500时效率急剧下降的问题,又提出了分组算法,该算法结合了改进的算法和最小值法,先用改进的方法估计出标签数,然后进行分组,在每一组内再采用最小值方法调整帧长度。通过实验表明,随着标签数增加分组算法的识别效率比较稳定约为0.34,而不分组的算法当标签数是1000时效率下降到0.28,显然分组算法在大量标签的识别中具有较高的效率。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 RFID 的技术标准现状
• 1.2.2 RFID 技术的应用现状
• 1.2.3 RFID 碰撞算法研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 2 RFID 的工作原理与防碰撞问题
• 2.1 RFID 系统的组成
• 2.1.1 标签的组成与分类
• 2.1.2 阅读器
• 2.2 RFID 系统的工作原理
• 2.3 RFID 的碰撞问题介绍
• 2.3.1 碰撞问题的两种形式
• 2.3.2 解决标签碰撞的基本方法
• 2.4 ISO/IEC 18000-6 中的防碰撞协议
• 2.4.1 A 类防碰撞协议
• 2.4.2 B 类防碰撞协议
• 2.5 小结
• 3 基本的 RFID 防碰撞算法
• 3.1 二进制算法
• 3.1.1 进制算法的实现条件
• 3.1.2 二进制搜索算法
• 3.1.3 基于二进制搜索算法的后退式索引算法
• 3.1.4 动态的二进制搜索算法
• 3.2 ALOHA 算法
• 3.2.1 纯ALOHA 算法
• 3.2.2 时隙ALOHA 算法
• 3.2.3 帧时隙ALOHA 算法
• 3.3 小结
• 4 改进的动态帧时隙算法
• 4.1 动态帧时隙算法
• 4.1.1 基本思想
• 4.1.2 算法步骤
• 4.2 改进的帧长度调整方法
• 4.2.1 帧长度、待识别标签数与系统效率的关系
• 4.2.2 改进的帧长度调整算法原理
• 4.2.3 改进的帧长度调整算法的步骤
• 4.3 算法仿真与分析
• 4.3.1 初始设置问题
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 小结
• 5 分组的动态帧时隙算法
• 5.1 分组算法原理
• 5.1.1 分组算法的思想
• 5.1.2 分组算法中的关键问题
• 5.2 分组算法流程
• 5.2.1 分组算法步骤
• 5.2.2 分组算法流程图
• 5.3 分组算法仿真与分析
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读学位期间发表的论文目录