專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFIDCRadio Frequency Identification，射頻識(shí)別)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法。
背景技術(shù)：
RFID (Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電磁耦合或者電磁傳播)的傳輸特性，實(shí)現(xiàn) 對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別，由于具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、多物體識(shí)別、抗污染等 優(yōu)點(diǎn)，因而得到了日益廣泛的應(yīng)用。RFID系統(tǒng)是一種自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，在RFID系統(tǒng)中， 主要包括有電子標(biāo)簽(Tag)、讀寫(xiě)器(Reader)和中間件(Middleware)，電子標(biāo)簽通常附著 在需要識(shí)別的物體上，適用于對(duì)所附著的物體身份的唯一性識(shí)別，讀寫(xiě)器通過(guò)射頻信號(hào) 與其讀寫(xiě)范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，把接收到的電子標(biāo)簽的信息發(fā)送到中間件進(jìn)行處 理，這里的中間件可以是PC、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。
當(dāng)位于讀寫(xiě)器的讀寫(xiě)范圍內(nèi)的兩個(gè)或者更多的電子標(biāo)簽在同一時(shí)間均向該讀寫(xiě) 器發(fā)送自己的數(shù)據(jù)時(shí)，由于讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間是共享無(wú)線信道，某些數(shù)據(jù)信號(hào)就很 容易疊加，發(fā)生疊加的信號(hào)將不能被讀寫(xiě)器正確地識(shí)別，從而讀寫(xiě)器無(wú)法正確地讀取電 子標(biāo)簽的信息，會(huì)判斷錯(cuò)誤，認(rèn)為這個(gè)電子標(biāo)簽不在自己的讀寫(xiě)范圍內(nèi)或者是無(wú)法正確 讀取該電子標(biāo)簽的信息，即產(chǎn)生碰撞(Collision)。為了能夠使讀寫(xiě)器能夠正確地讀取電 子標(biāo)簽所發(fā)送的信息，需要采用防碰撞技術(shù)來(lái)減少?zèng)_突的發(fā)生以達(dá)到快速識(shí)別電子標(biāo)簽 的目的。
為了能夠減少碰撞的發(fā)生，現(xiàn)有技術(shù)中的RFID系統(tǒng)的通信方式，通常是將時(shí)間 分為多個(gè)時(shí)隙，各電子標(biāo)簽隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙或者在每個(gè)時(shí)隙的分界處發(fā)送數(shù)據(jù)，或者 是將N個(gè)時(shí)隙組成一幀，電子標(biāo)簽在每個(gè)幀內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生碰 撞時(shí)，則隨機(jī)等待一段時(shí)間后再?lài)L試發(fā)送，在這些通信方式中，所劃分的時(shí)隙的長(zhǎng)度是 固定的，對(duì)數(shù)據(jù)包的大小的劃分方式也是固定的，而在不同時(shí)刻需要同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的電 子標(biāo)簽的數(shù)目可能不盡相同，若無(wú)論有多少電子標(biāo)簽需要在當(dāng)前發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行通信，均 是采用相同的時(shí)隙長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)包大小的劃分方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，勢(shì)必造成眾多的時(shí)隙長(zhǎng) 度、數(shù)據(jù)包大小無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前需要進(jìn)行的通信量的情況，從而導(dǎo)致電子標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) 發(fā)生碰撞的幾率也會(huì)急劇加大，且碰撞后所等待的時(shí)間也將會(huì)延長(zhǎng)，使得RFID系統(tǒng)的整 個(gè)通信過(guò)程的通信時(shí)間增加，延時(shí)加大，通信效率低。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種射頻識(shí)別系統(tǒng)的 通信方法，其可以降低電子標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生碰撞的概率，提高射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作 效率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，包括步驟
步驟一使用當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行通信，并獲取需要 通信的電子標(biāo)簽的標(biāo)簽數(shù)目值，進(jìn)入步驟二；
步驟二 根據(jù)所述標(biāo)簽數(shù)目值確定對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的第一傳輸時(shí)隙值、 第一數(shù)據(jù)包大小值，進(jìn)入步驟三；
步驟三將所述第一傳輸時(shí)隙值設(shè)定為當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、將所述第一數(shù)據(jù) 包大小值設(shè)定為當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值，返回所述步驟一。
根據(jù)本發(fā)明的方案，其在獲取需要通信的電子標(biāo)簽的標(biāo)簽數(shù)目值后，根據(jù)該標(biāo) 簽數(shù)目值確定與該標(biāo)簽數(shù)目值相對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值和數(shù)據(jù)包大小值，然后根據(jù)與該標(biāo)簽 數(shù)目值對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在每一次需要進(jìn)行電子標(biāo)簽與 讀寫(xiě)器之間的數(shù)據(jù)通信時(shí)，在獲得需要進(jìn)行通信的電子標(biāo)簽的標(biāo)簽數(shù)目值后，針對(duì)該標(biāo) 簽數(shù)目值設(shè)定對(duì)應(yīng)于該標(biāo)簽數(shù)目值的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值，并采用該最佳傳輸時(shí) 隙值、最佳數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行通信，即對(duì)于在不同的通信過(guò)程中需要進(jìn)行通信的電子標(biāo) 簽的數(shù)目互不相同的情況下，分別為各標(biāo)簽數(shù)目值設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小 值，并采用與當(dāng)前標(biāo)簽數(shù)目值對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由于傳 輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值與需要進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的標(biāo)簽數(shù)目值相對(duì)應(yīng)，所劃分的傳輸時(shí)隙 值、數(shù)據(jù)包大小值是充分考慮了需要進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的電子標(biāo)簽的數(shù)目值，從而可以充分 利用電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的傳輸信道，提高吞吐率，提高無(wú)錯(cuò)誤傳輸包的概率，降低 電子標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生碰撞的概率，提高射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作效率。


圖1是本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法實(shí)施例一的流程示意圖2是本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)中的方法就錯(cuò)誤概率與仿真數(shù)量的關(guān)系的仿真結(jié) 果示意圖3是本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)中的方法就響應(yīng)時(shí)間與仿真數(shù)量的關(guān)系的仿真結(jié) 果示意圖4是本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法實(shí)施例二的流程示意圖5是本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法實(shí)施例三的流程示意圖6是本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法實(shí)施例四的流程示意圖7是本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法實(shí)施例五的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下針對(duì)本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法的各具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例一
如圖1所示，是本發(fā)明的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法實(shí)施例一的流程示意圖，本 實(shí)施例中的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法主要包括步驟
步驟SlOl 使用當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并獲 取需要通信的電子標(biāo)簽的標(biāo)簽數(shù)目值，進(jìn)入步驟S102;
步驟S102 根據(jù)所述標(biāo)簽數(shù)目值確定對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的第一傳輸時(shí)隙值、第一數(shù)據(jù)包大小值，進(jìn)入步驟S103;
步驟S103:將所述第一傳輸時(shí)隙值設(shè)定為當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值，將所述第一數(shù) 據(jù)包大小值設(shè)定為當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值，返回步驟S101。如此循環(huán)，直至通信結(jié)束。
本實(shí)施例中的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，在每一次需要進(jìn)行電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器 之間的數(shù)據(jù)通信時(shí)，在獲得需要進(jìn)行通信的電子標(biāo)簽的標(biāo)簽數(shù)目值后，針對(duì)該標(biāo)簽數(shù)目 值設(shè)定對(duì)應(yīng)于該標(biāo)簽數(shù)目值的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值，并采用與該標(biāo)簽數(shù)目值對(duì)應(yīng) 的第一傳輸時(shí)隙值、第一數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行通信，即對(duì)于在不同的通信過(guò)程中需要進(jìn)行 通信的電子標(biāo)簽的數(shù)目互不相同的情況下，分別為各標(biāo)簽數(shù)目值設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙 值、數(shù)據(jù)包大小值，并采用與當(dāng)前標(biāo)簽數(shù)目值對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行數(shù) 據(jù)通信，由于傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值與需要進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的標(biāo)簽數(shù)目值相對(duì)應(yīng)，從 而可以充分利用電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的傳輸信道，提高吞吐率，提高無(wú)錯(cuò)誤傳輸包的 概率，降低電子標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生碰撞的概率，提高射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作效率。
其中，在上述步驟S102中，在根據(jù)標(biāo)簽數(shù)目值確定與該標(biāo)簽數(shù)目值相對(duì)應(yīng)的第 一傳輸時(shí)隙值以及第一數(shù)據(jù)包大小值時(shí)，在一個(gè)特定的RFID系統(tǒng)中，可以是分別為各標(biāo) 簽數(shù)目值設(shè)定與其對(duì)應(yīng)的特定的傳輸時(shí)隙值和數(shù)據(jù)包大小值，例如根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)定等 等，也可以是根據(jù)需要，通過(guò)建立目標(biāo)函數(shù)、并對(duì)該目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解的方式實(shí)時(shí)為各 標(biāo)簽數(shù)目值設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值和數(shù)據(jù)包大小值。
以下針對(duì)其中的一種為標(biāo)簽數(shù)目值設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值和數(shù)據(jù)包大小值的方 式進(jìn)行詳細(xì)描述，在這種方式中，通過(guò)將最優(yōu)化原理與ALOHA方式相結(jié)合的方式來(lái)設(shè) 定與標(biāo)簽數(shù)目值相對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值和數(shù)據(jù)包大小值，出于簡(jiǎn)便描述的目的，在本實(shí)施 例以及以下各個(gè)實(shí)施例的后續(xù)描述中，將下述這種設(shè)定傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值的方 式稱(chēng)之為優(yōu)化處理操作，或者是稱(chēng)為基于最優(yōu)化原理的ALOHA防碰撞方法。
在這種優(yōu)化處理操作中，其數(shù)學(xué)模型包括
在RFID系統(tǒng)中，觀察時(shí)間T內(nèi)無(wú)錯(cuò)誤傳輸包的數(shù)量，即被正確傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的 數(shù)量，該被正確傳輸?shù)膫鬏敯臄?shù)量是服從泊松分布(Poisson Distribution)的，其中，在 該觀察時(shí)間T內(nèi)的平均交換量G可根據(jù)觀察時(shí)間T內(nèi)的一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸持續(xù)時(shí)間、通 過(guò)下述式(1)求得
G = YJ^rn(1)
其中，n=l，2，3……，是RFID系統(tǒng)中的某個(gè)讀寫(xiě)器的讀寫(xiě)范圍內(nèi)的所有的 電子標(biāo)簽的數(shù)量，rn = 0，1，2，3……是在觀察時(shí)間T內(nèi)電子標(biāo)簽η所發(fā)送的數(shù)據(jù)包的 數(shù)量，此外，由于、是定義為一個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸持續(xù)時(shí)間，因此，τ 可以根據(jù)信息的 傳輸速率(傳信率)Rb以及數(shù)據(jù)包的大小m通過(guò)下述式( 求得r π r =I(2)
“ Rb
將式(1)與式(2)相結(jié)合，并結(jié)合泊松分布的特性，可以得知數(shù)據(jù)包被正確傳輸 的概率為
p(k) J0^Tf e^(3)八)k\
根據(jù)RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式及傳輸特性，若傳輸時(shí)隙Tskjt小于包的傳輸持續(xù) 時(shí)間τη，則必定會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞，為了盡量減少數(shù)據(jù)碰撞的發(fā)生，Tskjt應(yīng)當(dāng)要大于或者 等于τη，其中，傳輸時(shí)隙Tskjt可根據(jù)觀察時(shí)間T與數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)間、通過(guò)下式(4)求 得
權(quán)利要求
1.一種射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，包括步驟步驟一使用當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行通信，并獲取需要通信 的電子標(biāo)簽的標(biāo)簽數(shù)目值，進(jìn)入步驟二；步驟二 根據(jù)所述標(biāo)簽數(shù)目值確定對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的第一傳輸時(shí)隙值、第一 數(shù)據(jù)包大小值，進(jìn)入步驟三；步驟三將所述第一傳輸時(shí)隙值設(shè)定為當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、將所述第一數(shù)據(jù)包大 小值設(shè)定為當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值，返回所述步驟一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，所述根據(jù)所述標(biāo)簽 數(shù)目值確定對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的第一傳輸時(shí)隙值、第一數(shù)據(jù)包大小值的方式包括根據(jù)所述標(biāo)簽數(shù)目值、預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)設(shè)定對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的所述第一傳輸時(shí) 隙值、所述第一數(shù)據(jù)包大小值，所述預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)是關(guān)于電子標(biāo)簽數(shù)目、傳輸時(shí)隙值、 數(shù)據(jù)包大小值的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，所述根據(jù)所述標(biāo)簽 數(shù)目值確定對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的第一傳輸時(shí)隙值、第一數(shù)據(jù)包大小值的方式包括查詢(xún)并判斷存儲(chǔ)表中是否儲(chǔ)存有所述標(biāo)簽數(shù)目值若是，從所述存儲(chǔ)表中讀取對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的第一傳輸時(shí)隙值、第一數(shù)據(jù)包 大小值；若否，根據(jù)所述標(biāo)簽數(shù)目值、預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)設(shè)定對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)簽數(shù)目值的所述第一 傳輸時(shí)隙值、所述第一數(shù)據(jù)包大小值，并將該第一傳輸時(shí)隙值、第一數(shù)據(jù)包大小值與所 述標(biāo)簽數(shù)目值的對(duì)應(yīng)關(guān)系在所述存儲(chǔ)表中予以?xún)?chǔ)存，所述預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)是關(guān)于電子標(biāo)簽 數(shù)目、傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值的函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)目標(biāo) 函數(shù)為
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，在所述步 驟一之前還包括步驟預(yù)先設(shè)定傳輸時(shí)隙大小初始值、數(shù)據(jù)包大小初始值，并將所述傳輸時(shí)隙大小初始值 設(shè)定為當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、將所述數(shù)據(jù)包大小初始值設(shè)定為當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，在所述步 驟一之前還包括步驟估計(jì)射頻識(shí)別系統(tǒng)中的存在的電子標(biāo)簽的估計(jì)值；對(duì)所述估計(jì)值進(jìn)行所述優(yōu)化處理操作獲得對(duì)應(yīng)于所述估計(jì)值的傳輸時(shí)隙大小初始 值、數(shù)據(jù)包大小初始值；將所述傳輸時(shí)隙大小初始值設(shè)定為當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、將所述數(shù)據(jù)包大小初始值 設(shè)定為當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值。
全文摘要
一種射頻識(shí)別系統(tǒng)的通信方法，包括步驟步驟一使用當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行通信，并獲取需要通信的電子標(biāo)簽的標(biāo)簽數(shù)目值，進(jìn)入步驟二；步驟二根據(jù)標(biāo)簽數(shù)目值確定對(duì)應(yīng)于該標(biāo)簽數(shù)目值的第一傳輸時(shí)隙值、第一數(shù)據(jù)包大小值，進(jìn)入步驟三；步驟三將該第一傳輸時(shí)隙值設(shè)定為當(dāng)前傳輸時(shí)隙大小值、將該第一數(shù)據(jù)包大小值設(shè)定為當(dāng)前數(shù)據(jù)包大小值，返回步驟一。本發(fā)明根據(jù)需要進(jìn)行通信的電子標(biāo)簽的數(shù)目的不同，分別為各標(biāo)簽數(shù)目值設(shè)定對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值，并采用與當(dāng)前標(biāo)簽數(shù)目值對(duì)應(yīng)的傳輸時(shí)隙值、數(shù)據(jù)包大小值進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，提高了無(wú)錯(cuò)誤傳輸包的概率，降低電子標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的碰撞概率，提高射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作效率。
文檔編號(hào)G06K7/00GK102024130SQ20091017468
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者任堅(jiān), 謝勝眉, 趙軍輝 申請(qǐng)人:澳門(mén)科技大學(xué)