[發(fā)明專利]一種基于空分多址的防沖突射頻識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810052365.3
• 申請日: 2008-03-04
• 公開（公告）號: CN101271510A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉開華;于潔瀟;閆格;黃翔東
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G06K7/00
• 分類號: G06K7/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 江鎮(zhèn)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超高頻(UHF)/微波(MF)射頻識別(RFID)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于空分多址的射頻識別方法。

背景技術(shù)

RFID技術(shù)作為一項先進的自動識別和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，在生產(chǎn)制造、銷售流通、公共安全等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。RFID技術(shù)以無線通信技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)為核心，利用射頻信號空間傳輸特性，驅(qū)動電子標(biāo)簽電路發(fā)射其存儲的唯一編碼。標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡單，采用集成電路工藝設(shè)計，可以做到低成本大批量生產(chǎn)。

RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器、天線和中間件等四部分構(gòu)成。

從工作頻率上來說，分為低頻(9~13.5MHz)、中高頻(13.56MHz)、超高頻(300MHz~1.2GHz)和微波(2.45GHz~5.8GHz)。

從識別距離上來說，分為密耦合(0~1cm)、遙耦合(0~1m)和遠距離系統(tǒng)(＞1m)。

從能量供應(yīng)上來說，射頻標(biāo)簽分為有源和無源兩種。無源射頻標(biāo)簽，其自身沒有電源。因此，無源射頻標(biāo)簽工作用的所有能量必須從閱讀器發(fā)出的電磁場中取得。與此相反，有源的射頻標(biāo)簽包含一個電池，為微型芯片的工作提供全部或部分能量。

從數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)上來說，分為電感耦合、電磁反向散射耦合及表面聲波技術(shù)。

隨著閱讀器識別距離的增大，其輻射區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽數(shù)量呈幾何倍數(shù)增長，發(fā)生沖突的幾率也隨之成倍增加。對于工作在超高頻(UHF)和微波(MF)頻段的RFID系統(tǒng)，由于采用電磁反向散射耦合技術(shù)，其識別距離一般較長，因此在其大半徑輻射區(qū)域內(nèi)的發(fā)生多標(biāo)簽沖突的機率很大，如何選取合適的防沖突方法是提高RFID系統(tǒng)工作性能的關(guān)鍵所在。

RFID系統(tǒng)中的防沖突問題實質(zhì)上就是無線通信系統(tǒng)中的多路存取問題。解決多路存取問題的方法一般有以下幾種：頻分多路(FDMA)、空分多路(SDMA)、碼分多路(CDMA)以及時分多路(TDMA)。對于無源標(biāo)簽，由于其標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡單且能量供應(yīng)低，不適合做復(fù)雜的信號處理運算，因此防沖突的重點應(yīng)放到讀寫器上。

CDMA方式主要基于擴頻通信技術(shù)，但由于其通信頻帶及技術(shù)的復(fù)雜性，很難在RFID系統(tǒng)中應(yīng)用。FDMA是把若干個使用不同載波頻率的傳輸通路同時提供給用戶，要求讀寫器針對不同頻率要有不同接收通路，成本很高，因此只能在一些特定場合得到應(yīng)用。TDMA方式主要是基于ALOHA的方法和基于樹形的方法以及一些改進方法，目前應(yīng)用較為廣泛。但是這些方法只是利用了標(biāo)簽的唯一編碼，沒有利用標(biāo)簽在空間的分布信息，如標(biāo)簽反射信號的角度，標(biāo)簽的疏密程度以及距離讀寫器的遠近等等，因此其防沖突性能受到很大限制，吞吐率并不高。

專利200610123995.6中公開了一種RFID閱讀器智能天線系統(tǒng)，采用在讀寫器上使用相控陣天線作為電子控制的定向天線，使天線的方向圖依次對準作用范圍內(nèi)不同的標(biāo)簽，從而實現(xiàn)依次識別，避免沖突的發(fā)生。但由于其波束方向和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)都是固定的，所以靈活性差，時間延遲較長，識別盲區(qū)較多，識別效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種能夠充分利用標(biāo)簽的空間信息，具有高防沖突性能的射頻識別方法。該方法將自適應(yīng)天線同RFID系統(tǒng)相結(jié)合，通過軟件無線電算法控制多波束參數(shù)，實現(xiàn)多路同時讀取，達到防沖突的目的。

本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于空分多址的防沖突射頻識別方法，用于閱讀器通過天線陣列識別分布在其識別范圍內(nèi)的多個標(biāo)簽，該方法包括下列步驟：首先根據(jù)天線陣列的分布特征，計算天線陣列中各個天線陣元所發(fā)射的信號的幅值加權(quán)系數(shù)，形成多個發(fā)射波束方向；再按照所確定的多個發(fā)射波束方向，控制天線陣列的各個天線陣元發(fā)射射頻信號，并對接收到的各個標(biāo)簽的反射信號進行識別，從而獲取標(biāo)簽的空間分布狀況；最后根據(jù)標(biāo)簽的空間分布狀況，確定不同的防沖突射頻識別策略，調(diào)整由各個發(fā)射波束的波瓣寬度、數(shù)量、方向以及強度，控制天線陣列的各個天線陣元發(fā)射射頻信號，并對接收到的各個標(biāo)簽回波信號進行處理，分離出各個波束方向的反饋信號，讀取分布在各個波束方向里的一個或一個以上標(biāo)簽所反射的標(biāo)識碼。