[發明專利]一種能量節約型自適應后退鎖位式防碰撞方法

有效

• 申請號: 201810586374.4
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108898037B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 胡靜;宋鐵成;劉沁舒;夏瑋瑋;燕鋒;沈連豐
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06K7/10
• 分類號: G06K7/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發明公開了一種能量節約型自適應后退鎖位式防碰撞方法，屬于射頻識別技術領域，本方法基于讀寫器端解碼獲取的碰撞的位數結合后退鎖位機制自適應地進入不同叉數的搜索樹模式，在碰撞位數大于等于四時選擇八叉樹后退鎖位搜索模式；在碰撞位數小于四時選擇二叉樹后退鎖位搜索模式。本發明通過讀取碰撞位的個數來自適應地選擇搜索方式，并采用基于后退鎖位思想與多叉搜索樹特點的結合設計出的位檢測機制，有效減少了在大規模標簽環境下識別標簽所需的時隙數和時間，也減少了識別過程中傳輸的數據量，降低了所需能耗。與現有技術相比，本發明大幅減少了系統總時隙數，搜索時間和能量消耗，提高了系統識別效率和能量效率。

技術領域

本發明涉及一種能量節約型自適應后退鎖位式防碰撞方法，屬于射頻識別技術領域。

背景技術

射頻識別(RFID)技術是一種支持長距離通信的無線通信技術。RFID標簽方便快捷，成本低廉，細致精確，可靠性高的特點使其成為物聯網的一個重要組成部分。而同時隨著物聯網的日益普及，RFID技術在工業和學術領域也得到了廣泛的關注。RFID技術已經廣泛應用于供應鏈、倉庫管理、零售業、室內定位等多個自動目標識別應用之中。

但由于標簽非常有限的通信和計算能力，如何快速識別標簽是RFID技術面臨的一個急需解決的問題。尤其在大規模標簽的環境下，標簽的快速精準識別是一項極具挑戰性的問題。RFID技術中標簽防碰撞算法主要可以分為兩類，分別為基于ALOHA的算法和基于樹的防碰撞算法。ALOHA防碰撞算法是一種概率型算法，它允許標簽在隨機的時間間隔內對讀寫器作出響應，從而導致一些標簽長期不能被識別，發生標簽遺漏。而基于樹的算法是一種確定型算法，它通過將標簽組分裂成更小的子群來避免標簽ID之間的沖突。所以，基于樹的算法具有更高的穩定性。

然而，常見的基于二叉樹的算法每次碰撞時只能分成兩個子樹，在識別分裂過程中會發生許多沖突，缺乏靈活性。尤其在大規模標簽環境下，此類算法會造成搜索深度過深，識別時間長，搜索效率低的問題。基于多叉樹的防碰撞算法可以通過增加分裂子樹的數量來降低搜索深度，但此類算法會產生較多空閑時隙，損壞系統效率。并且隨著叉數的增加，空閑時隙比例也會急劇上升。同時能量消耗也是一個很大的問題，因為讀寫器不僅需要為自身操作提供能量，還需為有源標簽提供能量。而標簽電池壽命與識別時間和傳輸的數據量有關。減少識別過程中的數據量可以有效提高系統的能量效率。現還有混合多叉樹方法結合二叉樹、四叉樹和八叉樹搜索，但沒有一個結合能源消耗、識別效率和對環境的適應性三方面考慮的解決方案。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術的問題，本發明目的在于提供一種能量節約型自適應后退鎖位式防碰撞方法，基于碰撞位的個數來自適應地選擇搜索方式，并通過采用基于后退鎖位思想與多叉搜索樹特點的結合設計出的位檢測機制，有效減少了在大規模標簽環境下識別標簽所需的時隙數和時間，減少了識別過程中傳輸的數據量，降低了所需能耗，增加了系統的靈活性。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于碰撞樹的自適應多叉樹防碰撞方法，該方法包括如下步驟：

(1)讀寫器持續發送Request(11…111)命令，其長度等于標簽ID的長度，直到有標簽響應為止；

(2)有標簽響應時，讀寫器根據標簽響應狀況確定時隙狀態。如果單個標簽響應，無碰撞位則成功鑒別，跳轉至步驟(4)；如果有多個標簽響應，存在碰撞位則為碰撞時隙，進入步驟(3)；

(3)讀寫器根據接收到的碰撞信息，檢測碰撞位數，記錄碰撞節點位置，并根據碰撞位數自適應地選擇OS(octree search)模式或BS(binary tree search)模式；包括：若碰撞位數大于等于4，選擇OS模式，即讀寫器先向標簽發送鎖位查詢命令，并通過標簽回復的序列確定OS模式查詢命令；如果碰撞位數小于4，選擇BS模式，即讀寫器根據LID確定最高碰撞位位置x，發送新的BS模式查詢命令；進入步驟(2)；