基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法及系統(tǒng)，通過向標(biāo)簽發(fā)送詢問信息，接收標(biāo)簽的回應(yīng)信息，根據(jù)回應(yīng)信息對標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組，再對標(biāo)簽分配唯一的識別序列號，根據(jù)標(biāo)簽的唯一的識別序列號，對標(biāo)簽進(jìn)行分組識別。當(dāng)一個分組的標(biāo)簽識別完成后，再對下一個分組的標(biāo)簽進(jìn)行識別，直到所有分組的標(biāo)簽識別完成，實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽分組識別。通過模糊均值聚類算法對標(biāo)簽進(jìn)行有效分組，通過依次對每個分組的標(biāo)簽進(jìn)行識別，有效減少碰撞，提高識別效率。
【專利說明】基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理方法，特別涉及一種基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法及系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是一種利用射頻信號的 空間耦合實(shí)現(xiàn)非接觸式自動識別的技術(shù)，射頻識別系統(tǒng)的核心部件包括閱讀器和標(biāo)簽，閱 讀器用于接收來自標(biāo)簽的信息，標(biāo)簽向閱讀器遠(yuǎn)程無線傳輸自身存儲的信息，以識別標(biāo)簽 代表的物品、人或器具的身份。
[0003] 隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大，學(xué)生考勤逐漸成為高校的一個難題，傳統(tǒng)的考勤方式 是教師隨堂點(diǎn)名。隨著科技的發(fā)展，高校一卡通的普遍應(yīng)用，為基于射頻識別技術(shù)的考勤方 法提供了便利。一卡通中含有可以區(qū)別學(xué)生身份的標(biāo)簽，通過識別一卡通中的標(biāo)簽，從而實(shí) 現(xiàn)對學(xué)生身份的識別，達(dá)到考勤目的。射頻識別系統(tǒng)工作時，可能會有一個以上的標(biāo)簽同時 處于閱讀器的識別范圍內(nèi)，這樣如果兩個或兩個以上的標(biāo)簽同時向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)時會出 現(xiàn)通信沖突和信息相互干擾碰撞，這樣導(dǎo)致閱讀器和標(biāo)簽之間的通信失敗，閱讀器對標(biāo)簽 的識別失敗。同樣，有時也可能多個標(biāo)簽處在多個閱讀器的識別范圍內(nèi)，它們之間的信息通 信也會引起信息干擾。為了防止這些沖突和干擾的產(chǎn)生，將無線信道按時間分成若干個時 間片，即若干個時隙，輪流分配給多個標(biāo)簽信息使用。
[0004] 傳統(tǒng)的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法主要是利用二叉樹算法和ALOHA算法，然 而，利用傳統(tǒng)的射頻識別技術(shù)進(jìn)行標(biāo)簽識別，當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量過多時，耗時較長，識別效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對傳統(tǒng)基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法的效率低的問題，提出 一種提高識別效率的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法及系統(tǒng)。
[0006] 一種基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，包括如下步驟：
[0007] 向標(biāo)簽發(fā)送詢問信息；
[0008] 接收所述標(biāo)簽的回應(yīng)信息，所述回應(yīng)信息包括所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼；
[0009] 根據(jù)所述回應(yīng)信息，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組；
[0010] 根據(jù)所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼對每組所述標(biāo)簽分配唯一的識別序列號；
[0011] 根據(jù)所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號，依次對每組所述標(biāo)簽進(jìn)行分組識別。
[0012] 本發(fā)明還公開了一種基于射頻識別技術(shù)的防碰撞系統(tǒng)，包括：
[0013] 發(fā)送模塊，用于向標(biāo)簽發(fā)送詢問信息；
[0014] 接收模塊，用于接收所述標(biāo)簽的回應(yīng)信息，所述回應(yīng)信息包括所述標(biāo)簽的循環(huán)冗 余校驗(yàn)碼；
[0015] 分組模塊，用于根據(jù)所述回應(yīng)信息，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分 組；
[0016] 分配模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼對每組的所述標(biāo)簽分配唯一的識 別序列；
[0017] 識別模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號，依次對每組所述標(biāo)簽進(jìn)行分 組識別。
[0018] 上述基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法及系統(tǒng)，根據(jù)標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼通過模 糊均值聚類算法對標(biāo)簽進(jìn)行有效分組，并根據(jù)標(biāo)簽到其所在組別的聚類中心的距離為分組 的標(biāo)簽分配識別序號，依次對每組的標(biāo)簽進(jìn)行分組識別，對每組的標(biāo)簽在不同時間進(jìn)行識 另 1J，有效減少碰撞，提尚識別效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為一種實(shí)施方式的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法的流程圖；
[0020] 圖2為另一種實(shí)施方式的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法的聚類分組方法的流 程圖；
[0021] 圖3為另一種實(shí)施方式的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法的分組識別方法的流 程圖；
[0022] 圖4為另一種實(shí)施方式的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法的每組標(biāo)簽識別方法 的流程圖；
[0023] 圖5為一種實(shí)施方式的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，以下根據(jù)附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不限定本發(fā)明。
[0025] 請參閱圖1，一種基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，包括如下步驟：
[0026] S1000 :向標(biāo)簽發(fā)送詢問信息。
[0027] 當(dāng)學(xué)生進(jìn)入指定范圍后，隨身攜帶的一卡通自帶的標(biāo)簽進(jìn)入能被閱讀器識別的區(qū) 域，閱讀器向該區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽發(fā)送詢問信息，讓標(biāo)簽進(jìn)入就緒狀態(tài)。
[0028] S2000 :接收標(biāo)簽的回應(yīng)信息，回應(yīng)信息包括標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。
[0029] 標(biāo)簽接收到閱讀器發(fā)送的詢問信息后，發(fā)送回應(yīng)信息至閱讀器，回應(yīng)信息包括標(biāo) 簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，循環(huán)冗余校驗(yàn)碼即CRC碼，其英文全稱為Cyclic Redundancy Check。
[0030] S3000 :根據(jù)回應(yīng)信息，對標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組。
[0031] 閱讀器接收到上述回應(yīng)信息后，通過模糊均值聚類算法對標(biāo)簽進(jìn)行分組。在實(shí)際 的應(yīng)用中，標(biāo)簽數(shù)量一般較大，在同一段時間對所有的標(biāo)簽進(jìn)行識別時，易發(fā)生碰撞，通過 對標(biāo)簽進(jìn)行分組，再依次對每個分組的標(biāo)簽進(jìn)行識別，有利于減少碰撞，提高識別效率。
[0032] S4000 :根據(jù)標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼對每組標(biāo)簽分配唯一的識別序列號。
[0033] 對標(biāo)簽進(jìn)行分組后，對每個分組的標(biāo)簽分配唯一的識別序列號，用于區(qū)別不同的 標(biāo)簽。
[0034] S5000:根據(jù)標(biāo)簽的唯一的識別序列號，依次對每組標(biāo)簽進(jìn)行分組識別。
[0035] 當(dāng)一個分組的標(biāo)簽識別完成后，再對下一個分組的標(biāo)簽進(jìn)行識別，直到所有分組 的標(biāo)簽識別完成，實(shí)現(xiàn)依次對每組標(biāo)簽的分組識別。
[0036] 上述基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，通過模糊均值聚類算法對標(biāo)簽進(jìn)行有效分 組，并為分組的標(biāo)簽分配識別序列號，根據(jù)該識別序列號，通過一次對每個分組的標(biāo)簽進(jìn)行 識別，有效減少碰撞，提尚識別效率。
[0037] 在其中一個實(shí)施例中，根據(jù)回應(yīng)信息，對標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組的 步驟S3000具體為：
[0038] 根據(jù)標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，對標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組。
[0039] 根據(jù)標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼對每組標(biāo)簽分配唯一的識別序列號的步驟S4000具 體為：
[0040] 根據(jù)標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，計(jì)算標(biāo)簽到其所在分組的聚類中心的距離，根據(jù)標(biāo) 簽到其所在分組的聚類中心的距離遠(yuǎn)近分配唯一的識別序列號，標(biāo)簽的唯一的識別序列號 的大小與標(biāo)簽到其所在分組的聚類中心的距離遠(yuǎn)近對應(yīng)。
[0041] 具體的，計(jì)算標(biāo)簽到其所在分組的聚類中心的距離的公式為：
[0042] dj =IIx- -V7-II;
[0043] 其中，4表示第j類分組中第h個標(biāo)簽，其值為第h個標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，Vj 表示第j類分組的聚類中心，4表示第j類分組中第h個標(biāo)簽到該組的聚類中心的距離。j 是大于等于1小于等于分類的個數(shù)的正整數(shù)，h是大于等于1小于等于組內(nèi)標(biāo)簽的數(shù)量的 正整數(shù)。
[0044] 閱讀器分配的時隙數(shù)通常是定值，時隙數(shù)范圍通常為1?256,可以在該范圍中選 擇一個合理的區(qū)間，這樣可以確保聚類分組的結(jié)果是相對最優(yōu)的。標(biāo)簽的唯一的識別序列 號的確定非常重要，要保證每個標(biāo)簽的序號具有唯一性，這樣才不會出現(xiàn)沖突狀態(tài)。通過 計(jì)算每個分組內(nèi)標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼的到組內(nèi)聚類中心的距離，最后根據(jù)該距離的大小 確定分組內(nèi)每一個標(biāo)簽的唯一的識別序列號，標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼到組內(nèi)聚類中心的距 離越小，該標(biāo)簽的唯一的識別序列號越小，反之越大。如果出現(xiàn)距離相同的情況，則先計(jì)算 的標(biāo)簽的唯一的識別序列號靠前，這樣就可以給每個分組的標(biāo)簽分配一個唯一的識別序列 號。閱讀器按照標(biāo)簽的唯一的識別序列號的大小，依次對每個分組的標(biāo)簽進(jìn)行識別。
[0045] 在其中一個實(shí)施例中，請參閱圖2,根據(jù)回應(yīng)信息，對標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法 進(jìn)行分組的步驟S3000包括如下步驟：
[0046] S3100 :初始化聚類中心V、模糊權(quán)重指數(shù)m、類的個數(shù)c以及時隙數(shù)范圍[Lmin， Lmax]。
[0047] S3200 :根據(jù)聚類中心V、模糊權(quán)重指數(shù)m以及類的個數(shù)c，計(jì)算模糊隸屬度矩陣。
[0048] 計(jì)算公式為：
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于，包括如下步驟： 向標(biāo)簽發(fā)送詢問信息； 接收所述標(biāo)簽的回應(yīng)信息，所述回應(yīng)信息包括所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼； 根據(jù)所述回應(yīng)信息，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組； 根據(jù)所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼對每組所述標(biāo)簽分配唯一的識別序列號； 根據(jù)所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號，依次對每組所述標(biāo)簽進(jìn)行分組識別。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于，所述根據(jù)所 述回應(yīng)信息，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組的步驟具體為： 根據(jù)所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組； 所述根據(jù)所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼對每組所述標(biāo)簽分配唯一的識別序列號的步驟 具體為： 根據(jù)所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，計(jì)算所述標(biāo)簽到其所在分組的聚類中心的距離，根 據(jù)所述標(biāo)簽到其所在分組的聚類中心的距離遠(yuǎn)近分配唯一的識別序列號，所述標(biāo)簽的唯一 的識別序列號的大小與所述標(biāo)簽到其所在分組的聚類中心的距離遠(yuǎn)近對應(yīng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于，所述根據(jù)所 述回應(yīng)信息，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組的步驟包括如下步驟： 初始化聚類中心v、模糊權(quán)重指數(shù)m、類的個數(shù)c以及時隙數(shù)范圍[Lmin，Lmax]; 根據(jù)所述聚類中心v、模糊權(quán)重指數(shù)m以及類的個數(shù)c，計(jì)算模糊隸屬度矩陣，計(jì)算公式 為：
其中，所述c為大于等于1的正整數(shù)，所述Lmin為所述時隙數(shù)的下限，所述Lmax為所述時 隙數(shù)的上限，所述Uu表示所述標(biāo)簽X i屬于第j類的模糊隸屬度，所述標(biāo)簽X i的值為所述標(biāo) 簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼的值，所述\為聚類中心V矩陣中第j類的聚類中心，所述標(biāo)簽的數(shù)量 為η，η為大于等于1的正整數(shù)，i是大于等于1且小于等于η的正整數(shù)，j是大于等于1且 小于等于c的正整數(shù)，k為大于等于1小于等于c的正整數(shù)，V k表示聚類中心V矩陣中第k 類的聚類中心； 更新所述聚類中心v，更新所述聚類中心V中每一類的聚類中心的公式為：
根據(jù)更新的聚類中心V，計(jì)算聚類目標(biāo)值，計(jì)算聚類目標(biāo)值的公式為：
判斷所述聚類目標(biāo)值是否滿足預(yù)先設(shè)定的最小條件； 若滿足，則統(tǒng)計(jì)每個分組的所述標(biāo)簽數(shù)量； 判斷每個分組的所述標(biāo)簽數(shù)量是否都在[Lmin，Lmax]范圍內(nèi)； 如是，對所述標(biāo)簽聚類分組成功，所述根據(jù)所述回應(yīng)信息，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚 類算法進(jìn)行分組的步驟結(jié)束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于，若判斷有一 組的所述標(biāo)簽數(shù)量不在
[L_，LniJ范圍內(nèi)，對所述類的個數(shù)c進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整公式為： 其中，h表示第j類分組中所述標(biāo)簽的數(shù)量； 初始化聚類中心V和模糊權(quán)重指數(shù)m ;根據(jù)所述聚類中心V、模糊權(quán)重指數(shù)m以及調(diào)整 后的所述類的個數(shù)c，返回并繼續(xù)執(zhí)行計(jì)算模糊隸屬度矩陣的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于， 若判斷所述聚類目標(biāo)值不滿足預(yù)先設(shè)定的最小條件，根據(jù)所述更新的聚類中心V、模糊 權(quán)重指數(shù)m以及類的個數(shù)c，返回并繼續(xù)執(zhí)行計(jì)算模糊隸屬度矩陣的步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于，所述根據(jù)所 述標(biāo)簽的唯一的識別序列號，對所述標(biāo)簽進(jìn)行分組識別的步驟如下包括： 初始化T為零； 根據(jù)每個分組的所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號的大小，對每個分組的所述標(biāo)簽進(jìn)行一 輪識別； 統(tǒng)計(jì)一輪識別后未被識別的所述標(biāo)簽的個數(shù)T，將所述標(biāo)簽的數(shù)量η的值更新為T ; 判斷未被識別的所述標(biāo)簽的數(shù)量T是否超過所述時隙數(shù)的上限Lmax; 若不超過，判斷T是否等于0,若不等于0,則返回并繼續(xù)執(zhí)行所述初始化T為零的步 驟； 若T等于0,則所述根據(jù)所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號，依次對每組所述標(biāo)簽進(jìn)行分組 識別的步驟結(jié)束。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于， 若判斷未被識別的所述標(biāo)簽的數(shù)量T超過所述時隙數(shù)的上限Lmax，則調(diào)整所述時隙數(shù) 范圍； 所述根據(jù)所述回應(yīng)信息，對未被識別的所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行重新分 組，得到新的分組； 根據(jù)所述新的分組，返回并繼續(xù)執(zhí)行所述初始化T為零的步驟，直到判斷未被識別的 所述標(biāo)簽的數(shù)量T不超過所述時隙數(shù)的上限Lmax，且T的值為0。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于，所述根據(jù)每 個分組的所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號的大小，對每個分組的所述標(biāo)簽進(jìn)行一輪識別的步 驟包括如下步驟： 初始化清空成功時隙計(jì)數(shù)器和非成功時隙計(jì)數(shù)器； 設(shè)定所述時隙數(shù)為當(dāng)前識別分組內(nèi)所述標(biāo)簽數(shù)量； 給所述時隙數(shù)中每個時隙進(jìn)行編號，得到時隙編號，分配經(jīng)過編號后的所述時隙至當(dāng) 前識別分組的所述標(biāo)簽； 發(fā)送識別請求，當(dāng)前識別分組的所述標(biāo)簽選擇分配的所述時隙編號所決定的時間內(nèi)返 回應(yīng)答； 接收所述標(biāo)簽的應(yīng)答，若接收到所述標(biāo)簽的響應(yīng)，則識別成功并發(fā)送鎖死請求，將成功 被識別的所述標(biāo)簽鎖死，且所述成功時隙計(jì)數(shù)器加1 ; 若沒有接收到所述標(biāo)簽的響應(yīng)，則識別失敗，所述非成功時隙計(jì)數(shù)器加1 ; 判斷當(dāng)前識別分組的所述標(biāo)簽選擇時隙是否完畢； 若判斷當(dāng)前識別分組的所述標(biāo)簽選擇時隙完畢，將所述非成功計(jì)數(shù)器增加到未被識別 的所述標(biāo)簽的個數(shù)T中，并判斷每個分組的所述標(biāo)簽是否識別完成； 如是，所述根據(jù)每個分組的所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號的大小，對每個分組的所述 標(biāo)簽進(jìn)行一輪識別的步驟結(jié)束； 如否，利用所述根據(jù)每個分組的所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號的大小，對每個分組的 所述標(biāo)簽進(jìn)行一輪識別的步驟執(zhí)行下一組所述標(biāo)簽的識別。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于射頻識別技術(shù)的防碰撞方法，其特征在于， 若判斷當(dāng)前識別分組的所述標(biāo)簽選擇時隙沒有完畢，則返回并繼續(xù)執(zhí)行所述發(fā)送識別 請求，所述分組的標(biāo)簽選擇分配的所述時隙編號所決定的時間內(nèi)返回應(yīng)答的步驟。
10. -種基于射頻識別技術(shù)的防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，包括： 發(fā)送模塊，用于向標(biāo)簽發(fā)送詢問信息； 接收模塊，用于接收所述標(biāo)簽的回應(yīng)信息，所述回應(yīng)信息包括所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校 驗(yàn)碼； 分組模塊，用于根據(jù)所述回應(yīng)信息，對所述標(biāo)簽通過模糊均值聚類算法進(jìn)行分組； 分配模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)簽的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼對每組的所述標(biāo)簽分配唯一的識別序 列； 識別模塊，用于根據(jù)所述標(biāo)簽的唯一的識別序列號，依次對每組所述標(biāo)簽進(jìn)行分組識 別。
【文檔編號】G06K7/00GK104517085SQ201410830742
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】柏智, 楊玉林, 謝均松 申請人:湖南強(qiáng)智科技發(fā)展有限公司