專利名稱：高頻/超高頻rfid識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域中射頻(RFID)多標簽識別技術(shù)，具體涉及一種高 頻/超高頻射頻(RFID)識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法。背暈技術(shù)目前高頻/超高頻射頻識別技術(shù)主要在集中應(yīng)用于兩個頻段附近13.56MHz 和900MHz,還有一小部分在2.45GHz頻段，但相對較少。13.56MHz頻段射頻 識別產(chǎn)品主要應(yīng)用在近距離識別領(lǐng)域，可以支持較強的加密、解密能力，但典型使 用距離一般在10cm之內(nèi)，即使是遠距離的13.56MHz標簽識別距離最多不超過 1.5m;而900MHz頻段射頻識別產(chǎn)品最遠識別距離可以達到10m以上，但難以加 入加密、解密算法。從13.56MHz頻段常用的ISO/舊C 14443協(xié)議、ISO/IEC 15693協(xié)議到 900MHz頻段常用的ISO/IEC 18000-B/C協(xié)議，其防碰撞協(xié)議在現(xiàn)有技術(shù)中 -般 都基于兩種基本算法時隙ALOHA算法和二進制樹的搜索算法。時隙ALOHA算法應(yīng)答器只在規(guī)定的同步間隙中才傳輸數(shù)據(jù)包。這種情況下， 對所有應(yīng)答器所必須的同步由讀寫器控制。本質(zhì)上時隙ALOHA算法是一種由讀寫 器控制的隨機時分多址(TDMA)算法。它將信道分為很多時隙，每個時隙正好傳 送-個分組。對于射頻系統(tǒng)，標簽只在規(guī)定的同步時隙內(nèi)才能傳輸數(shù)據(jù)包，對所有 的標簽所必須的同步由讀寫器控制，但發(fā)生碰撞后，各標簽仍是經(jīng)過隨機時延后分 散重發(fā)的。二進制樹的搜索算法如果數(shù)據(jù)包在傳輸過程中發(fā)生碰撞，這種協(xié)議允許讀寫 器使用二進制搜索樹的運算法則和一個比特的數(shù)據(jù)來解決沖突。因為每個標簽本身 都有一個地址(ID)，所以讀寫器可以指定一個特定范圍內(nèi)的地址來讀取標簽，而 這些標簽必須對讀寫器的詢問做出應(yīng)答，其他標簽則保持緘默。這時如果有兩個標 簽由于同時上傳數(shù)據(jù)而發(fā)生碰撞，讀寫器可以精確的檢測出地址發(fā)生碰撞的比特位并找出對應(yīng)的標簽。依靠二進制搜索樹運算理論，讀寫器可以讀出所有的標簽。時隙ALOHA算法較為實用，由于時隙ALOHA算法不關(guān)注實際沖突的位數(shù)， 而只關(guān)注是否發(fā)生沖突，因此實現(xiàn)較為方便。但在實際系統(tǒng)中，其算法效率相對不 高。如果應(yīng)答器數(shù)目過多而時隙數(shù)量不夠，那么發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的概率也就過大，需 要的時間也過長。這樣，如果多個應(yīng)答器在讀寫器工作范圍內(nèi)停留時間太短，識別 率就會相應(yīng)變低。而基本的二進制搜索算法由于抗干擾能力差，數(shù)據(jù)容易誤讀而造成效率低。難 以實現(xiàn)。而時隙ALOHA算法局限性大，如果應(yīng)答器數(shù)目過多，發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的概 率也就過大，需要時間也就過長。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法。 該算法能以快速排除的方式循環(huán)，對發(fā)生沖突的標簽有很高的實際識別效率。通過 調(diào)整進程值pd,對應(yīng)答器進行層層篩選。 一方面通過快速減少應(yīng)答器數(shù)量提高識 別效率，令一方面可以降低讀寫器工作范圍內(nèi)電磁環(huán)境的干擾以進一步提高識別質(zhì) 量。本發(fā)明中的算法，包括1或多個讀寫器，O個或者多個應(yīng)答器或稱為標簽。本 發(fā)明使用幾個要素Q (時隙數(shù)標識數(shù)據(jù))、Qo (時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)初始值)、進程 值pd (査詢階標識數(shù)據(jù)，或稱之為進程值)、sc (應(yīng)答器時隙選擇值)來說明整 個歩驟，同時使用數(shù)組C(進程值pd)來記錄各個進程的沖突數(shù)量以方便調(diào)整Q值 的變化，數(shù)組C(pd)包括C(O)、 C(1)…C(15)共16個數(shù)據(jù)。本發(fā)明中的算法，讀寫器中設(shè)置有Q、 pd以及16個C(pd)寄存器來記錄過程 中的Q、 pd以及C(pd)數(shù)據(jù)，同時讀寫器還有一個ReaderJD寄存器用于記錄讀 寫器地址標識。本發(fā)明中的算法，應(yīng)答器中設(shè)置有139_ Q、 tag_pd、 tag一sc寄存器以記錄應(yīng) 答器參與査詢過程中的Q、 pd、 sc等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。應(yīng)答器還使用讀寫器屏蔽寄存器 tag一norsp一id來記錄應(yīng)答器需要屏蔽的讀寫器標識。應(yīng)答器的基本狀態(tài)由tag一pd, tag_Q， tag一sc等寄存器狀態(tài)來描述。本發(fā)明中的算法，通過對時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)初始值Qo的設(shè)置，進程值pd的調(diào)整，以及不同進程值pd值下對時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q的調(diào)整來完成整個算法，其中進程伯:pd的算法較為單一，而Q的調(diào)整算法可以通過預(yù)先建立Q相對pd的表格或者采 用實時計算的算法，在過程描述中，分別稱為査表方式和實時計算方式。在本算法 具體描述中涉及到Q值相對pd的調(diào)整的地方會加以說明。 本發(fā)明算法如下I. 一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其特征在于，包 括如下步驟步驟1、讀寫器進行初始化，將時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q設(shè)置為0，將進程值pd設(shè) 置為O,所有沖突值C設(shè)置為O;步驟2、讀寫器發(fā)送査詢命令至應(yīng)答器；步驟3、應(yīng)答器對接到的查詢命令進行判斷，發(fā)出標簽査詢應(yīng)答。步驟4、讀寫器接收標簽査詢應(yīng)答；步驟5、讀寫器對是否接收到有效的標簽査詢應(yīng)答進行檢測，會出現(xiàn)兩種情況 5.1當(dāng)讀寫器沒有接到有效標簽査詢應(yīng)答時； 5.2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答時；步驟6、讀寫器對標簽査詢應(yīng)答進行單-性檢測，會出現(xiàn)兩種情況 6.1當(dāng)讀寫器接到的有效標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時； 6.2當(dāng)讀寫器接到的有效標簽査詢應(yīng)答有多個時；步驟7、讀寫器將進程值pd設(shè)置為1 ，時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q設(shè)置為初始值Q0， 所有沖突值C設(shè)置為O。步驟8、讀寫器發(fā)送査詢變更命令至應(yīng)答器，將應(yīng)答器分成2。個組別； 步驟9、應(yīng)答器發(fā)送標簽査詢應(yīng)答至讀寫器； 步驟10、讀寫器接收應(yīng)答器發(fā)送的標簽査詢應(yīng)答；步驟11、讀寫器對是否收到有效的標簽査詢應(yīng)答進行檢測，會出現(xiàn)11.1和 11.2兩種情況II. 1當(dāng)讀寫器沒有接到有效的標簽査詢應(yīng)答時，會出現(xiàn)11.1.1和11.1.2兩種情況11.1.1讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的查詢回復(fù)命令小于2。 -1個； 11.1.2讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的査詢回復(fù)命令達到2y -1個；11.2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答時；步驟12、讀寫器對標簽査詢應(yīng)答進行單一性檢測，會出現(xiàn)12.1和12.2兩種情況12.1當(dāng)讀寫器接到的標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時；12.2當(dāng)讀寫器接到的標簽査詢應(yīng)答有多個時，會出現(xiàn)12.2.1和12.2.2兩種情況12.2.1當(dāng)使用查表方式時；12.2.2當(dāng)使用實時計算方式時；步驟13、讀寫器單獨對應(yīng)答器進行數(shù)據(jù)處理和暫停査詢處理。 步驟14、讀寫器結(jié)束單個讀寫的流程，執(zhí)行步驟1。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟2 中讀寫器發(fā)送的査詢命令由命令碼、1個4位時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q、 1個4位進程值 pd、 1個4位讀寫器地址標識讀寫器地址以及16位循環(huán)校驗校驗數(shù)據(jù)組成。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，歩驟3 中應(yīng)答器對接到的査詢命令進行判斷:應(yīng)答器中的讀寫器屏蔽寄存器數(shù)據(jù)與査詢命 令參數(shù)讀寫器地址數(shù)據(jù)一致時，應(yīng)答器不發(fā)送任何回發(fā)，執(zhí)行步驟1;當(dāng)應(yīng)答器中的讀寫器屏蔽寄存器數(shù)據(jù)與査詢命令參數(shù)讀寫器地址數(shù)據(jù)不一致 時，應(yīng)答器向讀寫器回發(fā)其標簽査詢應(yīng)答。應(yīng)答器發(fā)送的標簽査詢應(yīng)答由一個15 位隨機產(chǎn)生數(shù)據(jù)以及1位奇偶校驗位組成，此時應(yīng)答器的內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)進程 值tag一pd-0，時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)tag一Q-O，時隙選擇值tag_sc=0。上述的一種高頻/超髙頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟5 包括步驟5. 1當(dāng)讀寫器沒有接到應(yīng)答器有效的標簽査詢應(yīng)答時，表示無應(yīng)答器， 執(zhí)行步驟14;步驟5. 2當(dāng)讀寫器接到應(yīng)答器有效的標簽査詢應(yīng)答時，表示有應(yīng)答器，執(zhí)行 歩驟6。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟6 包括步驟6. 1當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時，表示只有一個應(yīng)答器，執(zhí)行步驟13。步驟6. 2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答是多個時，表示有多個相對應(yīng)的 應(yīng)答器，讀寫器進入步驟7。h述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，歩驟7 中讀寫器發(fā)送的查詢變更命令包括命令碼、1個4位時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)時隙數(shù)標識數(shù) 據(jù)Q、 1個4位進程值pd;設(shè)定査詢變更命令中的時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q-初始值Qo， 進程值pd-進程值pd。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟8 中應(yīng)答器接到讀寫器在步驟7中的査詢變更命令后，進程值寄存器tag一pd-當(dāng)前進 程值pd-1的應(yīng)答器隨機產(chǎn)生---個0至21' -l之間的時隙選擇值sc并將時隙選擇值 寄存器tag_sc設(shè)置為時隙選擇值sc,當(dāng)時隙選擇值寄存器tag_sc為0時立即發(fā) 送標簽査詢應(yīng)答，同時進行過回發(fā)的應(yīng)答器將其進程值寄存器寄存器狀態(tài)變更為 進程值寄存器tag一pd-當(dāng)前進程值pd;未進行回發(fā)的原進程值寄存器139_ (1=進程值pd-1的應(yīng)答器修改其標簽 tag一sc寄存器為時隙選擇值寄存器tag一sc-時隙選擇值sc。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟9 包括當(dāng)應(yīng)答器接到查詢回復(fù)命令時，時隙選擇值tag一sc寄存器自減1，這樣應(yīng) 答器內(nèi)部時隙選擇值寄存器改為時隙選擇值寄存器tag一sc-時隙選擇值so1,當(dāng)應(yīng) 答器中的時隙選擇值寄存器tag一sc自減1后等于0時，應(yīng)答器發(fā)送標簽査詢應(yīng)答 至讀寫器，同時應(yīng)答器將其進程值寄存器寄存器狀態(tài)變更為進程值寄存器 tag一pcN當(dāng)前進程值pd;。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟 11.1.1當(dāng)讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的査詢回復(fù)命令小于21'-1個，讀寫器繼續(xù)向應(yīng) 答器發(fā)送査詢回復(fù)命令，執(zhí)行步驟9;上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟 11.1.2當(dāng)讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的査詢回復(fù)命令達到2。-l個時有以下情況11. 1. 2. 1當(dāng)讀寫器己連續(xù)發(fā)送了2"-l個査詢回復(fù)命令，在讀寫器進程值 pd值自減1后，在進程值pd值為0情況下，進入步驟14;11. 1. 2. 2當(dāng)讀寫器已連續(xù)發(fā)送了2"-1個査詢回復(fù)命令，在讀寫器進程值pd值自減1后，pd不為0情況下，使用查表方式時，讀寫器通過査表后根據(jù)新的 pd數(shù)據(jù)確定Q的數(shù)據(jù)后回到步驟8;上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟 11. 1. 2. 2還包括當(dāng)沖突值C數(shù)據(jù)大于等于2^2，則讀寫器進程值pd值自減1， 而Q自加1后回到步驟8;當(dāng)讀寫器已連續(xù)發(fā)送了 2" -l個査詢回復(fù)命令，在進程值pd值不為0情況下， 當(dāng)使用實時計算方式時，當(dāng)沖突值C數(shù)據(jù)小于2"-2，則保持Q不變，pd值自減1 后回到步驟8;上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟 11. 2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答時，表示有應(yīng)答器，執(zhí)行步驟12。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟 12還包括步驟12. 1當(dāng)標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時，表示只有一個應(yīng)答器，執(zhí)行步驟13:步驟12. 2當(dāng)讀寫器接到的標簽査詢應(yīng)答有多個時，會出現(xiàn)12.2.1和12.2.2兩種情況步驟12.2.1當(dāng)使用查表方式時，讀寫器將相應(yīng)進程的沖突值C自加1、進程 值pd值自加1 、然后通過査表根據(jù)新的pd重置Q的數(shù)據(jù)后進入步驟8;步驟12.2.2當(dāng)使用實時計算方式時，根據(jù)步驟12前讀寫器發(fā)出的命令進行 判斷在使用實時計算方式且讀寫器連續(xù)大于等于3次由于收到多于總數(shù)量大于1 的標簽査詢應(yīng)答而發(fā)送查詢變更命令時，讀寫器將相應(yīng)進程的沖突值C自加1、進 程值pd值自加1、 Q自加1后進入步驟8;在使用實時計算方式且讀寫器未連續(xù) 發(fā)送大于等于3次的査詢變更命令時，讀寫器將相應(yīng)進程的沖突值C自加1、進 程值pd值自加1、當(dāng)Q大于1時，Q自減1后進入步驟8:當(dāng)Q等于1時，進入 步驟8。上述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟 13還包括讀寫器對應(yīng)答器進行讀、寫等操作后使用停止命令使這個應(yīng)答器不再進 入有相同讀寫器地址標識讀寫器地址的讀寫器的識別過程。上述的一種髙頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟14還包括讀寫器根據(jù)上位機對本次査詢過程中沖突數(shù)量以及識別標簽數(shù)量的統(tǒng) 計，對Qo數(shù)據(jù)進行調(diào)整。上述的一種高頻/超髙頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其中，步驟 14的調(diào)整算法為當(dāng)本次査詢命令分組識別n個標簽，選擇第一個大于等于1(>&^ 的整數(shù)為新的Qo數(shù)據(jù)。在調(diào)整Qo后執(zhí)行步驟1。本發(fā)明上述步驟中pd和Q的數(shù)據(jù)調(diào)整算法，在標準化應(yīng)用可以靈活采用査表 的方式或者即時計算的方式確定pd和Q之間的對應(yīng)關(guān)系，pd和Q之間的對應(yīng)表 格可由實際統(tǒng)計情況確定以適應(yīng)各種應(yīng)用情況。本發(fā)明的方法中的優(yōu)點在于-1. 本發(fā)明由于設(shè)有了進程值pd的概念，隨著進程值pd的增加，進一步篩選應(yīng)答器；進程值pd越大，產(chǎn)生回發(fā)的應(yīng)答器越少，這樣可以快速減少讀寫器工作范圍內(nèi)的應(yīng)答器數(shù)量， 一方面通過快速減少應(yīng)答器數(shù)量提高識別效率，令一方面可 以降低讀寫器工作范圍內(nèi)電磁環(huán)境的干擾以進一步提高識別質(zhì)量。該算法能以快速排除的方式循環(huán)，對發(fā)生沖突的標簽有很高實際識別效率。2. 本發(fā)明由于設(shè)有了可調(diào)整的初始值Qo和可調(diào)整的時隙數(shù)標識Q。在標簽 數(shù)量在一定范圍內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用情況下，可以使用査表確定Q和pd對應(yīng)關(guān)系。在 般應(yīng)用情況下，可以不使用査表方式，通過運算過程中Q的實時調(diào)整以提高不同 使用條件下的效率。本算法在實際工作中每次篩選1/2G的標簽進行回發(fā)，在多個 標簽情況下，可以設(shè)置初始值Qo較髙，這樣可以盡快實現(xiàn)單個標簽的識別過程； 在少量標簽情況下，可以設(shè)置初始值Qo較低，通?？芍苯釉O(shè)置Qo-1作為初始值； 在可能只有1個標簽情況下，可以直接設(shè)置初始值Qo為0。3. 初始值Qo調(diào)整的原則是1.上次査詢標簽過程總沖突量(即C(pd)之和) 越大，初始值Qo越高。2.上次査詢標簽過程中，識別到的標簽數(shù)量越高，則初始 值Qo越高。3.査詢過程中進程值pd越高，Qo值越低。4. 本發(fā)明由于利用應(yīng)答器標簽査詢應(yīng)答采用較短字節(jié)以及縮短讀寫器發(fā)送 命令的長度，以達到減小通訊過程數(shù)據(jù)量的效果，因此可以縮短整個識別過程需要 的時間，進一步提高識別效率。如本發(fā)明中的應(yīng)答器對讀寫器査詢命令的査詢應(yīng)答 只有16位數(shù)據(jù)。5. 讀寫器在識別過程中使用了讀寫器地址的概念。在有多個讀寫器存在的情況下，可以將不同讀寫器進行分組，同一組別的讀寫器可以采用同一個讀寫器地址，這樣只要有一個讀寫器識別到了某個應(yīng)答器，就可以通過使用停止(halt)命令的 方式使這個應(yīng)答器不再進入本組其他有相同讀寫器地址的讀寫器的識別過程。這種 方式適合工業(yè)化的生產(chǎn)環(huán)境，特別是流水線上的識別處理。使用這種算法，可以使 用多個讀寫器對標簽進行同樣的操作而不會造成重復(fù)操作。本發(fā)明的方法可適用于13.56MHz頻段、900MHz頻段、同時適合近距離、遠 距離識別的要求，本發(fā)明適用廣泛，便于在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進行實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明髙頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法應(yīng)用實施例 示意圖。圖3是使用本發(fā)明高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法的應(yīng)答 器電路框圖。圖4是使用本發(fā)明高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法的pd值 與Q值關(guān)系表。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1至圖4給出本發(fā)明的一種較佳實施方式。請參見圖2所示，該圖是本發(fā)明高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰 撞算法應(yīng)用實施例示意圖。在該實施例有一讀寫器1和500個應(yīng)答器2組成。本發(fā)明的算法將應(yīng)答器2根據(jù)2的Q次方進行分組，通過查詢命令或者査詢 變更命令選中應(yīng)答器2的一組，如果組內(nèi)有多個應(yīng)答器2，就對這一組應(yīng)答器2再 進行2的Q次方的分組，這樣依次分組下去，直到找到組內(nèi)只有1個應(yīng)答器2的 情況，然后進行識別。讀寫器1執(zhí)行整個步驟時需要說明的是讀寫器1對單個應(yīng)答器2進行操作 的時候，操作完畢后可以使用帶讀寫器1地址的靜默命令使應(yīng)答器2進入靜默狀 態(tài)，在一段規(guī)定時間對相同讀寫器1地址的靜默命令不進行理會。讀寫器1可以根據(jù)整個過程中識別出的應(yīng)答器2數(shù)量，在下一次發(fā)送査詢命令前調(diào)整初始值Qo。如果本次査詢命令一共識別出n個標簽，可以選擇第一個火 于等于log2"的整數(shù)為新的Qo數(shù)據(jù)。請參見圖3所示，該圖是本算法涉及到的應(yīng)答器電路框圖，該應(yīng)答器電路框 圖包括通過線路連接的天線1、模擬電路模塊2、數(shù)字電路模塊3以及標簽存儲 器電路模塊4。模擬電路模塊2通過電線分別連接天線1 、數(shù)字電路模塊3和標簽存儲器電路 模塊4,數(shù)字電路模塊3通過電線連接標簽存儲器電路模塊4。模擬電路模塊2與 電線分別連接數(shù)字電路模塊3雙向傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)字電路模塊3與標簽存儲器電路 模塊4雙向傳輸數(shù)據(jù)。本算法在預(yù)先知道標簽大致數(shù)量的情況下有最佳的效率。這個特點比較適合J'-工業(yè)流水線等領(lǐng)域。請參見圖1所示，該圖是本算法的流程步驟流程(一)步驟1 、將時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q設(shè)置為0，將進程值pd設(shè)置為0，進程值pd是 査詢階標識數(shù)據(jù)；步驟2、發(fā)送査詢命令，500個應(yīng)答器同時回發(fā)。本次須識別的應(yīng)答器個數(shù)也 為500個，根據(jù)Qo設(shè)置值為第一個大于等于^g2^的整數(shù)進行計算，可以推出如 下簡易設(shè)置算法上次識別次數(shù)為1到3時Qo為1, 4到15時Qo為2， 16到 63時Qo為3， 64到253時Qo為4， 254到1023時，00為5。由于已知標簽數(shù) 量為500個，因此這里取Q0=5，讀寫器根據(jù)上位機預(yù)置數(shù)據(jù)發(fā)送査詢命令(Q -5， 進程值pd-1)。由此可知，此次査詢相當(dāng)于將應(yīng)答器分成32個組別。步驟3、應(yīng)答器接到讀寫器在步驟2中發(fā)送的査詢命令后，立即發(fā)送標簽查詢 應(yīng)答到讀寫器；步驟4、讀寫器接收應(yīng)答器發(fā)出的標簽査詢應(yīng)答；步驟5.2讀寫器接收了由應(yīng)答器發(fā)出標簽査詢應(yīng)答，故執(zhí)行步驟6。步驟6.2讀寫器接收了 500個由應(yīng)答器發(fā)出的標簽査詢應(yīng)答，故執(zhí)行步驟7。步驟7、讀寫器將進程值pd設(shè)置為1 ， Q值設(shè)置為5。步驟8、讀寫器發(fā)送査詢變更命令(Q -S,進程值pd-I)，相當(dāng)于將本次的500個標簽分在32個組別中進行回發(fā)，每組16個標簽，隨機產(chǎn)生的時隙選擇值sc=2， 寄存器tag一sc二2，寄存器tag一pd-當(dāng)前進程值pd=1 。步驟9、應(yīng)答器不發(fā)送標簽査詢應(yīng)答至讀寫器；歩驟10、讀寫器接收應(yīng)答器發(fā)送的標簽査詢應(yīng)答；讀寫器沒有收到標簽査詢 應(yīng)答，執(zhí)行步驟11.1.1步驟11.1.1讀寫器對標簽查詢應(yīng)答進行檢測，連續(xù)發(fā)送査詢回復(fù)命令小于 21'-1個，讀寫器繼續(xù)向應(yīng)答器發(fā)送査詢回復(fù)命令，執(zhí)行步驟9;步驟9、應(yīng)答器接到讀寫器在步驟11.1.1中的査詢變更命令，立即發(fā)送標簽 査詢應(yīng)答至讀寫器，時隙選擇值寄存器tag一sc-時隙選擇值so1二1，進程值寄存 器tag一pd-當(dāng)前進程值pd=1 ，應(yīng)答器不發(fā)送標簽査詢應(yīng)答至讀寫器；重復(fù)步驟10，步驟11后，隙選擇值寄存器tag一sc-時隙選擇值sc-1二0，程 值寄存器tag—pd-當(dāng)前進程值pd=1 ，應(yīng)答器發(fā)送標簽查詢應(yīng)答；步驟11、讀寫器收到標簽査詢應(yīng)答，執(zhí)行步驟12步驟12. 1當(dāng)標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時，表示只有一個應(yīng)答器，執(zhí)行步驟13;步驟13、讀寫器單獨對應(yīng)答器進行數(shù)據(jù)處理和暫停査詢處理。 步驟14、讀寫器結(jié)束單個讀寫的流程，執(zhí)行步驟1。流程(二)重新開始，執(zhí)行步驟1。重復(fù)流程(一)步驟1_3，應(yīng)答器中的讀寫器屏蔽寄存器數(shù)據(jù)與査詢命令參 數(shù)讀寫器地址數(shù)據(jù)一致時，應(yīng)答器不發(fā)送任何回發(fā)，執(zhí)行步驟1;流程(三)重新開始，執(zhí)行步驟1。重復(fù)流程(一)步驟1一4，讀寫器沒有接到有效標簽査詢應(yīng)答時，執(zhí)行步驟5.1;步驟5.1讀寫器沒有接到應(yīng)答器有效的標簽査詢應(yīng)答時，表示無應(yīng)答器，執(zhí)行步驟14;歩驟14、讀寫器結(jié)束單個讀寫的流程，執(zhí)行步驟1。 流程(四)重新開始，執(zhí)行步驟1。重復(fù)流程(一)步驟1一4，讀寫器接到有效標簽査詢應(yīng)答時，執(zhí)行步驟5.2; 步驟5.2讀寫器接收了由應(yīng)答器發(fā)出的標簽查詢應(yīng)答，故執(zhí)行步驟6。 步驟6. 1當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時，表示只有-個應(yīng) 答器，執(zhí)行步驟13。步驟13、讀寫器單獨對應(yīng)答器進行數(shù)據(jù)處理和暫停査詢處理。 步驟14、讀寫器結(jié)束單個讀寫的流程，執(zhí)行步驟1。流程(五)重新開始，執(zhí)行步驟1重復(fù)流程(一)步驟1—12，當(dāng)讀寫器接到的標簽査詢應(yīng)答有多個時，步驟12.2.1當(dāng)使用査表方式時，讀寫器將相應(yīng)進程的沖突值C自加1=1， 進程值pd值自加1 =2后，通過査表根據(jù)新的pd重置Q=4的數(shù)據(jù)后進入步驟8;步驟8、讀寫器發(fā)送査詢變更命令(0=4，進程值pd=2)，相當(dāng)于將本次的16個 標簽分在16個組別中進行回發(fā)，每組1個標簽，隨機產(chǎn)生的時隙選擇值sc-15， 寄存器tag—sc=15，寄存器tag—pcN當(dāng)前進程值pd=2。步驟9、當(dāng)應(yīng)答器中的時隙選擇值寄存器tag—sc自減1后等于4時，應(yīng)答器 不發(fā)送標簽査詢應(yīng)答至讀寫器，同時應(yīng)答器將其進程值寄存器狀態(tài)變更為進程值 寄存器tag一pd-當(dāng)前進程值pd=2。步驟10、讀寫器沒有接收應(yīng)答器發(fā)送的標簽査詢應(yīng)答，執(zhí)行步驟11.1，步驟11.1.1讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的査詢回復(fù)命令小于15個歩驟9、 10、 11循環(huán)15次后，讀寫器已向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送15個查詢回復(fù)命 令執(zhí)行步驟11. 1. 2;11. 1. 2. 2當(dāng)讀寫器已連續(xù)發(fā)送了 15個査詢回復(fù)命令，在讀寫器進程值pd 值自減1后，pd不為0情況下，使用査表方式時，讀寫器通過査表后根據(jù)新的pd數(shù)據(jù)確定Q的數(shù)據(jù)后回到步驟8;重復(fù)上述步驟8—11.1.2至讀寫器已連續(xù)發(fā)送了2"-l個査詢回復(fù)命令，在讀 寫器進程值pd值自減1后，在進程值pd值為0情況下，執(zhí)行步驟11.1.2.1，進 入步驟14。步驟14、讀寫器結(jié)束單個讀寫的流程，執(zhí)行步驟1。當(dāng)16個標簽在步驟8中的査詢變更后進行回發(fā)。讀寫器顯然會檢測到?jīng)_突， 讀寫器發(fā)送査詢變更命令(0=4，進程值pd=2)。相當(dāng)于將本次的16個標簽分在16 個組別中進行回發(fā)。假設(shè)査詢變更(Q-4，進程值pd-2)命令中沒有接封回發(fā)，而前3個査詢回復(fù)命 令中接到2個不沖突的回發(fā)，則可以直接確定2個標簽。當(dāng)?shù)?個査詢回復(fù)命令 接到了 3個沖突的回發(fā)，進程值pd+1=3， Q-1-3，執(zhí)行步驟8。則讀寫器發(fā)送査詢變更(Q-3，進程值pd-3)命令。相當(dāng)于將3個標簽分在8個 組別中進行回發(fā)。假設(shè)在本次發(fā)完1個査詢變更(0=3，進程值pd=3)+7個査詢回復(fù)命令后，識別 到了所有的3個標簽。相當(dāng)于在步驟3的16個標簽中已經(jīng)識別出了5個，進程值 pd-1=2， Q +1=4，隨后讀寫器發(fā)送査詢變更(0=4，進程值pcN2)命令，相當(dāng)于將剩下 的11個標簽繼續(xù)分成16個組別進行識別。經(jīng)過上述步驟循環(huán)往復(fù)后，可以將500個應(yīng)答器進行快速識別。而在整個過 程中，也可以使用査表方式。請參見圖4所示，pd值與Q值關(guān)系表Pd=0， Q=0;Pd=1， Q=5:Pd=2， Q=4;Pd=3， Q=3;Pd=4， Q=2;Pd=5， Q=1;Pd=15， Q=1;使用査表方式，運用上述pd和Q對應(yīng)關(guān)系表格，可以在上述整個步驟中替代 整個Q相對pd的計算過程。這樣的好處是便于實現(xiàn)，節(jié)省了讀寫器計算的過程， 適合固定規(guī)模標簽識別的情況，特別是工業(yè)流水線識別情況；不利之處是靈活性欠 缺，在標簽數(shù)量不確定的情況下會造成效率的降低。應(yīng)用在工業(yè)化的流水線上，可 以根據(jù)實際效率關(guān)系建立進程值pd和Q值的對應(yīng)表。本章節(jié)通過以上實例說明了本發(fā)明。本發(fā)明普遍適合從13.56MHz到900MHz 頻段內(nèi)射頻識別系統(tǒng)，可以通過在現(xiàn)有讀寫器上進行軟件修改已達到讀寫器上對本 發(fā)明的實現(xiàn)，特別是本發(fā)明中使用的査詢命令，査詢變更命令以及査詢重復(fù)命令在 現(xiàn)有的ISO/IEC 18000-6C協(xié)議體系中均可以通過擴充指令集的辦法直接實現(xiàn)。而 應(yīng)答器方面，可以在現(xiàn)有ISO/IEC 18000 -60協(xié)議芯片設(shè)計能力基礎(chǔ)上，增加數(shù) 字電路功能以達到900M頻段內(nèi)對本發(fā)明的實現(xiàn)；而在模擬電路中進行若干修改 后，可達到13.56MHz頻段內(nèi)標簽芯片對本發(fā)明的實現(xiàn)。本發(fā)明對應(yīng)答器芯片的 設(shè)計要求不高，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上易于實現(xiàn)本發(fā)明在標簽電路上的實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種高頻/超高頻射頻識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，其特征在于，包括如下步驟步驟1、讀寫器進行初始化，將時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q設(shè)置為0，將進程值pd設(shè)置為0，所有沖突值C設(shè)置為0；步驟2、讀寫器發(fā)送查詢命令至應(yīng)答器；步驟3、應(yīng)答器對接到的查詢命令進行判斷，發(fā)出標簽查詢應(yīng)答。步驟4、讀寫器接收標簽查詢應(yīng)答；步驟5、讀寫器對是否接收到有效的標簽查詢應(yīng)答進行檢測，會出現(xiàn)兩種情況5.1當(dāng)讀寫器沒有接到有效標簽查詢應(yīng)答時；5.2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽查詢應(yīng)答時；步驟6、讀寫器對標簽查詢應(yīng)答進行單一性檢測，會出現(xiàn)兩種情況6.1當(dāng)讀寫器接到的有效標簽查詢應(yīng)答是唯一一個時；6.2當(dāng)讀寫器接到的有效標簽查詢應(yīng)答有多個時；步驟7、讀寫器將進程值pd設(shè)置為1，時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q設(shè)置為初始值Q0，所有沖突值C設(shè)置為0。步驟8、讀寫器發(fā)送查詢變更命令至應(yīng)答器，將應(yīng)答器分成2Q個組別；步驟9、應(yīng)答器發(fā)送標簽查詢應(yīng)答至讀寫器；步驟10、讀寫器接收應(yīng)答器發(fā)送的標簽查詢應(yīng)答；步驟11、讀寫器對是否收到有效的標簽查詢應(yīng)答進行檢測，會出現(xiàn)11.1和11.2兩種情況11.1當(dāng)讀寫器沒有接到有效的標簽查詢應(yīng)答時，會出現(xiàn)11.1.1和11.1.2兩種情況11.1.1讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的查詢回復(fù)命令小于2Q-1個；11.1.2讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的查詢回復(fù)命令達到2Q-1個；11.2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽查詢應(yīng)答時；步驟12、讀寫器對標簽查詢應(yīng)答進行單一性檢測，會出現(xiàn)12.1和12.2兩種情況12.1當(dāng)讀寫器接到的標簽查詢應(yīng)答是唯一一個時；12.2當(dāng)讀寫器接到的標簽查詢應(yīng)答有多個時，會出現(xiàn)12.2.1和12.2.2兩種情況12.2.1當(dāng)使用查表方式時；12.2.2當(dāng)使用實時計算方式時；步驟13、讀寫器單獨對應(yīng)答器進行數(shù)據(jù)處理和暫停查詢處理。步驟14、讀寫器結(jié)束單個讀寫的流程，執(zhí)行步驟1。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟2中讀寫器發(fā)送的查詢命令由命令碼、1個4位時隙數(shù) 標識數(shù)據(jù)Q、 1個4位進程值pd、 1個4位讀寫器地址標識讀寫器地址以及16 位循環(huán)校驗校驗數(shù)據(jù)組成。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟3中應(yīng)答器對接到的査詢命令進行判斷應(yīng)答器中的 讀寫器屏蔽寄存器數(shù)據(jù)與査詢命令參數(shù)讀寫器地址數(shù)據(jù)一致時，應(yīng)答器不發(fā)送任何 回發(fā)，執(zhí)行步驟1;當(dāng)應(yīng)答器中的讀寫器屏蔽寄存器數(shù)據(jù)與査詢命令參數(shù)讀寫器地址數(shù)據(jù)不一致 時，應(yīng)答器向讀寫器回發(fā)其標簽査詢應(yīng)答。應(yīng)答器發(fā)送的標簽査詢應(yīng)答由一個15 位隨機產(chǎn)生數(shù)據(jù)以及1位奇偶校驗位組成，此時應(yīng)答器的內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)進程 值tag一pd-0，時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)tag一Q-O，時隙選擇值tag_sc=0。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟5包括步驟5. 1當(dāng)讀寫器沒有接到應(yīng)答器有效的標簽查詢應(yīng)答時，表示無應(yīng)答器， 執(zhí)行步驟14;步驟5. 2當(dāng)讀寫器接到應(yīng)答器有效的標簽査詢應(yīng)答時，表示有應(yīng)答器，執(zhí)行 步驟6。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟6包括步驟6. 1當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時，表示只有--個應(yīng)答器，執(zhí)行步驟13。步驟6. 2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答是多個時，表示有多個相對應(yīng)的 應(yīng)答器，讀寫器進入步驟7。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟7中讀寫器發(fā)送的查詢變更命令包括命令碼、1個4位 時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q、 1個4位進程值pd;設(shè)定査詢變更命令中的 時隙數(shù)標識數(shù)據(jù)Q-初始值Q0，進程值pc^1。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟8中應(yīng)答器接到讀寫器在步驟7中的查詢變更命令后， 進程值寄存器tag—pd-當(dāng)前進程值pd-1的應(yīng)答器隨機產(chǎn)生一個0至21' -1之間的時 隙選擇值sc并將時隙選擇值寄存器tag_sc設(shè)置為時隙選擇值sc，當(dāng)時隙選擇值 寄存器tag一sc為0時立即發(fā)送標簽査詢應(yīng)答，同時進行過回發(fā)的應(yīng)答器將其進程 值寄存器狀態(tài)變更為進程值寄存器tag—pd-當(dāng)前進程值pd;未進行回發(fā)的原進程值寄存器tag一pd-進程值pd-1的應(yīng)答器修改其標簽 tag一sc寄存器為時隙選擇值寄存器tag一sc-時隙選擇值sc。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟9包括當(dāng)應(yīng)答器接到査詢回復(fù)命令時，時隙選擇值 tag一sc寄存器自減1，這樣應(yīng)答器內(nèi)部時隙選擇值寄存器改為時隙選擇值寄存器 tag一sc-時隙選擇值so1 ，當(dāng)應(yīng)答器中的時隙選擇值寄存器tag一sc自減1后等于0 時，應(yīng)答器發(fā)送標簽查詢應(yīng)答至讀寫器，同時應(yīng)答器將其進程值寄存器狀態(tài)變更 為進程值寄存器tag一pd-當(dāng)前進程值pd。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟11.1.1當(dāng)讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的査詢回復(fù)命令小 于24'-1個，讀寫器繼續(xù)向應(yīng)答器發(fā)送査詢回復(fù)命令，執(zhí)行步驟9;
10. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟11.1.2當(dāng)讀寫器向應(yīng)答器連續(xù)發(fā)送的查詢回復(fù)命令達 到21'-1個時有以下情況(11. 1. 2. 1當(dāng)讀寫器己連續(xù)發(fā)送了^-l個査詢回復(fù)命令，在讀寫器進程值 pd值自減1后，在進程值pd值為0情況下，進入步驟14;11.1. 2. 2當(dāng)讀寫器已連續(xù)發(fā)送了2''-1個査詢回復(fù)命令，在讀寫器進程值 pd值自減1后，pd不為0情況下，使用査表方式時，讀寫器通過査表后根據(jù)新的 pd數(shù)據(jù)確定Q的數(shù)據(jù)后回到步驟8;
11. 如權(quán)利要求10所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞 算法，其特征在于，所述步驟11. 1. 2. 2還包括若沖突值C數(shù)據(jù)大于等于2^2， 則讀寫器進程值pd值自減1，而Q自加1后回到步驟8;當(dāng)讀寫器已連續(xù)發(fā)送了 2" -l個查詢回復(fù)命令，在進程值pd值不為0情況下， 當(dāng)使用實時計算方式時，若沖突值0數(shù)據(jù)小于2('-2,則保持Q不變，pd值自減1 后回到步驟8;
12. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟11. 2當(dāng)讀寫器接到有效的標簽査詢應(yīng)答時，表示有 應(yīng)答器，執(zhí)行步驟12。
13. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟12還包括步驟12. 1當(dāng)標簽査詢應(yīng)答是唯一一個時，表示只有一個應(yīng)答器，執(zhí)行步驟13;步驟12. 2當(dāng)讀寫器接到的標簽查詢應(yīng)答有多個時，會出現(xiàn)12.2.1和12.2.2 兩種情況步驟12.2.1當(dāng)使用查表方式時，讀寫器將相應(yīng)進程的沖突值C自加1、進程 值pd值自加1 、然后通過査表根據(jù)新的pd重置Q的數(shù)據(jù)后進入步驟8;步驟12.2.2當(dāng)使用實時計算方式時，根據(jù)步驟12前讀寫器發(fā)出的命令進行 判斷在使用實時計算方式且讀寫器連續(xù)大于等于3次由于收到多于總數(shù)量大于1 的標簽査詢應(yīng)答而發(fā)送查詢變更命令時，讀寫器將相應(yīng)進程的沖突值C自加1、進 程值pd值自加1、 Q自加1后進入步驟8;在使用實時計算方式且讀寫器未連續(xù) 發(fā)送大于等于3次的査詢變更命令時，讀寫器將相應(yīng)進程的沖突值C自加1、進 程值pd值自加1、當(dāng)Q大于1時，Q自減1后進入步驟8;當(dāng)Q等于1時，進入 步驟8。
14. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟13還包括讀寫器對應(yīng)答器進行讀、寫等操作后使用停止命令使這個應(yīng)答器不再進入有相同讀寫器地址標識讀寫器地址的讀寫器的識別 過程。
15. 如權(quán)利要求1所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算 法，其特征在于，所述步驟14還包括讀寫器根據(jù)上位機對本次査詢過程中沖突數(shù) 量以及識別標簽數(shù)量的統(tǒng)計，對Qo數(shù)據(jù)進行調(diào)整。
16. 如權(quán)利要求15所述的一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞 算法，其特征在于，所述的步驟14的調(diào)整算法為當(dāng)本次査詢命令分組識別n個 標簽，選擇第個大于等于lc)g2的整數(shù)為新的Qo數(shù)據(jù)。在調(diào)整Qo后執(zhí)行步驟1 。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高頻/超高頻RFID識別系統(tǒng)中的多標簽防碰撞算法，該算法包括清零；讀寫器發(fā)送標簽查詢命令；應(yīng)答器對接到的查詢命令進行判斷；讀寫器接收簽標簽查詢應(yīng)答，并判斷；讀寫器對應(yīng)答器進行數(shù)據(jù)處理；pd值設(shè)置為1，Q值設(shè)置為Q；讀寫器發(fā)送查詢變更命令應(yīng)答器回發(fā)；讀寫器接收簽標簽查詢應(yīng)答，并判斷；讀寫器對應(yīng)答器進行數(shù)據(jù)處理，該算法能以快速排除的方式循環(huán)，對發(fā)生沖突的標簽有很高實際識別效率，可以快速減少讀寫器工作范圍內(nèi)的應(yīng)答器數(shù)量，一方面通過快速減少應(yīng)答器數(shù)量提高識別效率，令一方面可以降低讀寫器工作范圍內(nèi)電磁環(huán)境的干擾以進一步提高識別質(zhì)量。
文檔編號G06K7/00GK101256617SQ200710172679
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者楓 劉, 寧兆熙, 樂 崔, 亮 白 申請人:上海復(fù)旦微電子股份有限公司