RFID防碰撞算法的研究

RFID防碰撞算法的研究

论文摘要

RFID是Radio Frequency Identification的英文缩写,其中文名称是射频识别技术,它是应用无线电波自动识别单个物品的技术总称。在物联网中,启动RFID系统后,首先发出读取请求命令,此时在读写器可读范围内的所有标签都能接收到请求并同时将自身携带的EPC码传送给读写器,由于每个标签的序列号是唯一的,所以在数据的接收过程中就必然发生碰撞,因此如何设计安全高效的防碰撞算法,使得阅读器不重复不遗漏地读取每个标签是RFID系统实现中必须解决的关键技术,也是业界一直研究的热点问题。传统的防碰撞算法有两类:一类是ALOHA算法和时隙ALOHA算法,这两种算法都是通过延时等待解决碰撞问题,其信道利用率分别为18.4%和36.8%,且随着标签数量的增加其性能急剧恶化。另一类是徐丽香、蓝运维提出的动态二进制搜索算法,这类算法是通过逐个减少直到消除碰撞位解决碰撞问题,其性能不会随着N值的增大而急剧恶化,它从N个标签中识别单个标签的平均搜索数为Log2N+1,全部识别N个标签的搜索次数为N*( Log2N+1)。然而,动态二进制防碰撞算法也有它的缺陷,它在每次读取一个标签后,阅读器重新发送全‘1’的查询码,这使得系统在读取前一标签过程中所得到的查询信息未能充分利用,导致在后续查询中又要重复前面的工作,这样不仅增加了系统的时间开销,也增加了系统的数据冗余。文本较详细的介绍分析了RFID技术的国内外研究现状,以及射频识别系统的组成和工作流程;较深入的分析比较了当前普遍使用的两类方碰撞算法优劣,在此基础上,指出了动态二进制算法的不足,并给出了改进方法。改进的动态二进制算法在系统发现碰撞后分别将最高碰撞位置‘0’或置‘1’,高位不变,这样得到两个序列码a1,a2,并以a1作为下一查询码,a2存入栈中。在读取一个标签之后从栈中取出栈顶元素作为新的查询码继续工作,如此循环,直到栈空,全部标签顺利读取。这样做的好处是能充分利用前面查询过程中得到的结果(即存在栈中的数据),大大提高搜索效率,通过Matlab软件进行模拟仿真表明,改进后的算法识别N个标签的搜索次数迅速下降到2N-1,识别单个标签平均搜索2次,信道利用率稳定在50%以上。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景与意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 FRID 技术的应用及发展
  • 1.3.1 射频识别系统的组成
  • 1.3.2 RFID 技术的发展
  • 1.4 本文的研究内容与组织结构
  • 第2章 RFID 系统及其防碰撞算法
  • 2.1 RFID 系统
  • 2.1.1 射频识别系统的组成
  • 2.1.2 基本工作流程
  • 2.2 RFID 系统分类
  • 2.2.1 有源和无源系统
  • 2.2.2 藕合类型
  • 2.2.3 数据传输原理
  • 2.3 RFID 防碰撞算法概述
  • 2.3.1 RFID 系统的碰撞形式
  • 2.3.2 基本的防碰撞算法
  • 2.3.3 两类重要的防碰撞算法
  • 第3章 概率性标签防碰撞算法
  • 3.1 ALOHA 算法
  • 3.2 时隙ALOHA 算法
  • 3.3 动态时隙ALOHA 算法
  • 3.4 FSA 及DFSA 算法
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 动态二进制防碰撞算法
  • 4.1 曼彻斯特编码
  • 4.2 基本二进制防碰撞算法
  • 4.2.1 基本二进制防碰撞算法的思想
  • 4.2.2 基本二进制防碰撞算法的实现
  • 4.3 动态二进制防碰撞算法
  • 4.3.1 动态二进制防碰撞算法的思想
  • 4.3.2 动态二进制防碰撞算法的实现
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 改进的动态二进制防碰撞算法
  • 5.1 动态二进制防碰撞算法存在的不足
  • 5.2 对动态二进制防碰撞算法的改进
  • 5.2.1 一种重要的数据结构——栈
  • 5.2.2 改进的动态二进制防碰撞算法的思想
  • 5.2.3 改进的动态二进制防碰撞算法的实现
  • 5.3 两种防碰撞算法的比较
  • 5.4 模拟仿真
  • 5.4.1 Matlab 平台介绍
  • 5.4.2 几种算法搜索次数的仿真
  • 5.4.3 几种算法的搜索时间的仿真
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 总结和展望
  • 6.1 论文总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

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