射频识别(RFID)原理与应用@4 数据校验和防碰撞算法
RFID技术中常见的防碰撞算法解析
RFID技术中常见的防碰撞算法解析RFID（Radio Frequency Identification）技术是一种利用无线电波进行非接触式自动识别的技术，广泛应用于物流、供应链管理、仓储管理等领域。
在RFID系统中，防碰撞算法是解决多个标签同时被读取时发生的碰撞问题的关键。
一、RFID技术的基本原理RFID系统由读写器和标签组成。
读写器通过无线电波向标签发送信号，标签接收到信号后进行解码，并将存储的信息发送回读写器。
RFID标签分为主动式标签和被动式标签两种。
主动式标签内置电池，可以主动发送信号；被动式标签则依靠读写器发送的信号供电。
二、RFID系统中的碰撞问题在RFID系统中，当多个标签同时进入读写器的工作范围内时，它们可能会同时响应读写器的信号，导致信号碰撞。
碰撞问题会导致读写器无法准确识别标签，从而降低系统的可靠性和效率。
三、防碰撞算法的分类为了解决RFID系统中的碰撞问题，研究人员提出了多种防碰撞算法。
根据不同的原理和实现方式，这些算法可以分为以下几类：1. 随机算法随机算法是最简单的防碰撞算法之一。
它通过在读写器发送的信号中添加随机延迟来避免碰撞。
每个标签在接收到读写器信号后，随机选择一个延迟时间后再发送响应信号。
这样可以降低多个标签同时发送信号的概率，减少碰撞的发生。
然而，随机算法的效率较低，可能会导致系统的响应时间延长。
2. 二进制分割算法二进制分割算法是一种基于二进制编码的防碰撞算法。
它将标签的ID按照二进制编码进行分割，每次只处理一位二进制数。
读写器发送的信号中包含一个查询指令，标签根据自身ID的某一位和查询指令进行比较，如果相同则发送响应信号，如果不同则保持沉默。
通过逐位比较，最终可以确定每个标签的ID。
二进制分割算法具有较高的效率和可靠性，但对标签ID的编码方式有一定要求。
3. 动态算法动态算法是一种基于动态时间分配的防碰撞算法。
它通过读写器和标签之间的协调来避免碰撞。
读写器会发送一个时间窗口，标签根据自身ID的某一位和时间窗口进行比较，如果相同则发送响应信号，如果不同则保持沉默。
RFID防碰撞协议原理分析
RFID防碰撞协议原理分析RFID（Radio Frequency Identification）是一种通过无线电波进行自动识别的技术。
它采用无线通信方式，将数据从标签传输到读写器，实现物品的快速识别和跟踪。
在实际应用中，由于多个标签同时进入读写器的通信范围，会产生碰撞问题。
为了解决这一问题，人们发展了RFID防碰撞协议。
本文就要对RFID防碰撞协议的原理进行详细分析。
RFID防碰撞协议主要是为了解决RFID系统中的碰撞问题。
碰撞是指在同一时间点有多个标签同时向读写器发送数据，导致数据的干扰和丢失。
尽管RFID技术的快速识别和追踪功能已经得到了广泛应用，但是在实际场景中，由于标签数量众多，存在碰撞问题是不可避免的。
为了解决碰撞问题，RFID防碰撞协议采用了不同的策略。
主要有以下几种常见的协议：1. ALOHA协议ALOHA协议是最早应用于无线通信的一种简单协议。
在RFID系统中，ALOHA协议通过不间断传输数据的方式实现碰撞检测和恢复。
当标签准备好发送数据时，会以一定概率进行传输。
如果发生碰撞，读写器能够检测到冲突并通过反馈机制通知标签重新发送。
虽然ALOHA协议简单易用，但是由于数据冲突率较高，效率较低。
2. Slotted ALOHA协议为了提高RFID系统的效率，Slotted ALOHA协议在ALOHA的基础上进行了改进。
该协议将时间划分为时隙，标签只能在特定时隙传输数据。
这样做可以减少碰撞率，提高系统吞吐量。
但是，在高标签密度的情况下，仍然存在较高的碰撞概率，效果有限。
3. 查询控制协议查询控制协议是目前应用最广泛的RFID防碰撞协议之一。
该协议主要分为两种：二进制查询算法（Binary Tree Algorithm）和动态查询算法（Dynamic Framed Slotted ALOHA，DFSA）。
二进制查询算法将标签标识号码划分为不同的区间，通过逐级查询检测和区分标签。
首先，读写器发送一个询问帧，包含当前查询的区间信息。
RFID射频识别技术总结
RFID射频识别技术RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。
它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作方便。
1RFID的组成及工作原理射频识别系统由电子标签、阅读器、天线组成。
电子标签：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。
阅读器：又为读写装置，可无接触的读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的，有手持或固定式两种，通过阅读器和电脑相连，所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步的处理。
天线：在标签和阅读器之间传递射频信号。
2 RFID与其他自动识别技术的比较广泛应用的自动识别技术主要包括摄像、条码、磁卡、IC、射频等，这些识别技术都有各自的优缺点及应用场合。
表1显示了RFID与其它几种识别技术的区别。
表1 不同识别技术区别表3 RFID系统的分类根据射频识别系统的系统特征，可以将射频识别系统进行多种分类。
下面是系统特征及按照该系统特征进行射频识别系统的分类，如下表2所示：表2 射频识别系统的特征及其分类射频识别系统按照其采用的频率不同可分为低频系统、高频系统和微波三大类；根据标签是否装有电池为其供电，又可将其分为有缘系统和无源系统两大类；从标签内保存的信息注入的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。
RFID读写器的相关技术RFID读写器是RFID 技术研究的一个重要方面，从系统设计角度来说，由于力求电子标签的设计足够简化，成本尽可能低，因而对于读写器来说，就要实现更多的功能，如多制式标签的兼容、尽可能远的读写距离、多标签的同时处理等等。
这就给读写器的系统设计与实现带来了相当的复杂性。
射频识别(RFID)原理与应用(第2版)课后双数题答案
1.产品的追溯功能
2.数据的读写功能
3.小型化和多样化的形状
4.耐环境性
5.可重复使用
6.穿透性
7.数据的记忆容量大
2、RFID标签的应用及防伪特点
应用1：2009年五粮液集团投入2亿元的巨资购买R F I D系统，以满足五粮液高端产品对安全防伪和产品追溯管理等功能的需求，构建一个完整的RFID整体解决平台。
1.6什么是1比特应答器?它有什么应用?有哪些实现方法?
答：
11比特应答器是字节为1比特的应答器。
2应用于电子防盗系统。
3射频标签利用二极管的非线性特性产生载波的谐波。
1.8 RRFTD系统中阅读器应具有哪些功能?
答：
①以射频方式向应答器传输能量。
②以应答器中读出数据或向应答器写入数据。
③完成对读取数据的信息处理并实现应用操作。
生成公钥
随机生成数字k作为私钥，我们将其乘以曲线上称为生成点G的预定点，在曲线上的其他位置产生另一个点，即相应的公钥K.
生成器点G被指定为secp256k1标准的一部分，并且对于所有密钥始终相同
5.8说明射频识别中阅读器与应答器的三次认证过程。
答：
三次认证过程
阅读器发送查询口令的命令给应答器，应答器作为应答响应传送所产生的一个随机数RB给阅读器。
第2章电感耦合方式的射频前端
2.2画出图2.26中P点处的电压波形，并进一步比较图2.26所示电路与图2.28(a)所示电路的不同点。
答：
图2.26所示电路与图2.28（a）所示电路的不同点：
图2.26所示的电路里面加入了滤波电路和跟随电路，而图2.28（a）没有。并且图2.28有二极管，来进行确定导通哪个三极管，但是图2.28（a）没有，这就使得图2.28（a）变成了标准正弦波。
RFID系统防碰撞算法
收稿日期:2009-05-02;修回日期:2009-07-30作者简介:王铖岑(1986-),女,江苏如皋人,硕士研究生,研究方向为企业信息化;导师:邓建明,博士,硕士生导师,研究方向为软件理论及软件工程。
RFID 系统防碰撞算法王铖岑(东南大学软件学院,江苏南京210096)摘 要:无线射频识别(RFID )系统经过多年的发展已经成为人们日常生产、生活中重要的一部分了。
在RFID 系统的研究中,防碰撞(Anti -collision )是一个重要的问题,并且会在很大程度上影响RFID 系统的性能。
针对三种不同的碰撞类型对防碰撞算法进行了分类,其中有些算法已经成为了工业界的标准。
另外,对RFID 系统中一些特殊应用中的防碰撞算法进行了介绍。
通过完整的综述,希望读者能够了解防碰撞算法进展,掌握防碰撞算法未来的研究方向。
关键词:无线射频识别;防碰撞;时间片;多读写器中图分类:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2010)01-0029-04RFID Anti -collision :Standards ,Algorithms and ProtocolsWAN G Cheng 2cen(College of S oftware Engineering ,S outheast University ,Nanjing 210096,China )Abstract :With years of rapid development ,radio frequency identification (RFID )systems have been playing an important role both in our daily life and work.In the research area of RFID systems ,anti -collision is one of the major problems ,and has a great influence on the performance of RFID systems.According to different types of collisions ,categorizes various proposed anti -collision algorithms ,some of which have been adopted as industry standards.In addition ,presents some anti -collision algorithms tailored for special applications.Through the survey ,hope that audiences can get an explicit view of the state -of -art of anti -collision algorithms ,and know how to pursue the future research.K ey w ords :radio frequency identification ;anti -collision ;timeslot ;multi -reader0 引 言无线射频识别(Radio Frequency Identification ,RFID )技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的信息。
RFID技术原理简介及应用
形状小型化和 多样化
耐环境性
RFID在读取上尺寸不受大小与形状限制，不需要为 了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。 因此，RFID电子标签便可往小型化以及应用在不同 产品。因此，可以更加灵活的控制产品的生产。
RFID对水、油和药品等物质有强力的抗污性。 RFID在黑暗或脏污的环境中也可以读取数据。
EPC Global 于2004年4月公布了第一代RFID技术标准。
EPC Global 提出的物联网体系构架由EPC编码、管理
软件、对象名解析系统服务器、物体标识语言服务器等
部分构成。 EPC Global 鼓励用户采用EPC标准，发展EPC用户，
强调各地区均衡发展，加强对各国编码组织的支持，在
全球各个行业推广应用EPC。
芯 天片线
封装
7
空中接口(Air Interface)
RFID系统架构与工作原理
根据阅读器及电子标签之间的能量感应方式，FDID有两种 耦合类型
电感耦合（感应耦合）：变压器模型，通过空间高频交 变磁场实现耦合，依据为电磁感应定律，如下图所示。
8
RFID系统架构与工作原理
反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波 ，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的 是电磁波的空间传播规律
减少 标签 阅读 器之 间干
数据 信息 加密 技术
加密 与解 密算
法
概率 /分 槽防 冲突 算法
多目 标识 20 别情 况下
RFID技术标准与关键技术
EPC 标准中的RFID关键技 术
MAC层关键技术
标签访 问控制
技术
防碰 撞算
法
安全 加密 技术
选择 清点 访问
多标 签时， 碰撞 仲裁
《2024年RFID标签防碰撞算法研究》范文
《RFID标签防碰撞算法研究》篇一一、引言随着无线通信技术的快速发展，射频识别（RFID）技术已成为现代物流、零售、医疗、交通等众多领域的重要应用之一。
然而，在RFID系统中，多个标签同时响应阅读器时，会引发所谓的“碰撞”问题。
这导致阅读器无法准确读取标签信息，从而影响了RFID系统的性能。
因此，研究有效的防碰撞算法，解决RFID 标签碰撞问题具有重要意义。
本文旨在深入探讨RFID标签防碰撞算法的原理及其应用，分析其优势和挑战。
二、RFID系统概述RFID系统主要由阅读器、标签和后端处理系统三部分组成。
阅读器负责发送信号给标签，接收来自标签的信号并进行解析；标签是一种射频电子标签，用于存储信息并响应阅读器的询问；后端处理系统负责管理标签信息，并进行数据处理和存储。
在RFID系统中，防碰撞算法是解决多个标签同时响应阅读器时发生碰撞的关键技术。
三、RFID标签碰撞类型及影响RFID标签碰撞主要分为两类：一类是标签间碰撞，即多个标签同时发送数据导致接收信号相互干扰；另一类是帧内碰撞，即一个标签在发送数据过程中由于信号传输时间过长导致数据分片在帧内发生碰撞。
这两种碰撞都会导致阅读器无法准确读取标签信息，降低RFID系统的性能。
四、RFID标签防碰撞算法研究为了解决RFID标签碰撞问题，研究者们提出了多种防碰撞算法。
下面将介绍几种常见的防碰撞算法及其原理。
1.ALOHA算法ALOHA算法是最早的防碰撞算法之一，它是一种随机性算法。
其主要思想是当检测到碰撞时，标签需要随机延迟一段时间后再次发送数据。
通过不断尝试和调整延迟时间，最终使所有标签的数据都能被阅读器正确接收。
ALOHA算法实现简单，但效率较低。
2.二进制树搜索算法二进制树搜索算法是一种基于二叉树原理的防碰撞算法。
它通过将标签组织成二叉树结构，并按照树形结构逐级进行查询和应答。
该算法可以有效地降低碰撞概率，提高系统的吞吐量。
然而，在标签数量较多时，算法的复杂度较高。
射频识别(RFID)原理与应用(第2版)课后双数题答案
膜金属表面
光束
RFID
EEPR0等
小
读/写
无线通
好
有
取长
较咼
信
条形码是“可视技术”，识读设备只能接收视野范围内的条形码;
而RFID不要求看见目标，RFID标签只要在阅读器的作用范围内就可以被读取。
参阅有关资料，对RFID防伪或食品安全追溯应用进行阐述。
答:
随着科技的进步及高新技术在标签印刷制作领域的应用, 伪效果的RFID标签已开始在酒、食品、药品、票证等许多领域应用，它将为标签印制带来 新的生机和活力。RFID标签主要有如下特点。
携带目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律
特点:
①通过电感耦合方式一般适合于中，低频工作的近距离射频识别系统,
典型的工作频率
有125khZ, 225khz和13. 56mhz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为
10~20cmo
②反向射散耦合方式一般适合于高频，微波工作的远距离射频识别系统,
典型的工作频
2以应答器中读出数据或向应答器写入数据。
3完成对读取数据的信息处理并实现应用操作。
4若有需要，应能和高层处理交互信息。
RFID标签和条形码各有什么特点它们有何不同
答：特点：
②RFID可以同时对多个物体进行识读。
③RFID采用无线射频，可以透过外部材料读取数据。
4RFID的应答器可存储的信息量大，并可以多次改写。
5易于构成网络应用环境。
1 条形码易于制作，对印刷设备和材料无特殊要求，条形码成本低
廉、价格便宜。
2条形码用激光读取信息，数据输入速度快，识别可靠准确。
3识别设备结构简单、操作容易、无须专门训练。
不同点:
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a57 a58 a59 a60 a61 a62 a63 a64
构造成 8×8 的矩阵
a1, a9 , a17 , a25 , , a64
XOR 10011
11011
XOR 10011
10001
XOR 10011
10100
XOR 10011
11100
XOR 10011
R(X)
1111
余数
T(X)系数序列：111101111111
8
4 数据校验和防碰撞算法
• RFID中的差错检测
• CRC码（循环冗余码） ——较强的检错能力，硬件实现简单 • 算法步骤
⑷
接收 UID CLn
⑼
⑸
⑽是 ⑹
碰撞?
否
Coll=第一次 碰撞位置
⑾
NVB=70H
发送选择命令 ⑿
SEL NVB UID CLn CRC-A
⒀ 接收 SAK
防碰撞循环结束
注：括号中的号码与 文中算法步骤一致
16
4 数据校验和防碰撞算法
Power-off
• TYPE B的防碰撞协议
• REQB/WUPB命令 • SLOT-MARKER命令 • ATQB应答 • ATTRIB命令 • HLTB命令及应答
信道吞吐率 S=Ge-G • 动态时隙ALOHA算法
• 阅读器在等待状态中的循环时隙段内发送请求命令，该命令使工 作应答器同步，然后提供1或2个时隙给工作应答器使用，工作应 答器将选择自己的传送时隙，如果在这1或2个时隙内有较多应答 器发生了数据碰撞，阅读器就用下一个请求命令增加可使用的时 隙数（如4，8，…），直至不出现碰撞为止。
11
4 数据校验和防碰撞算法
• 二进制树型搜索算法
0 0
1 0
≥2 0
1
1
≥2
1
1 ≥2
1
0
1
≥2
1
0
1
≥2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 12
解决碰撞的时间间隔
12
4 数据校验和防碰撞算法
• ISO/IEC 14443标准中的防碰撞协议
• TYPE A
• 帧有3种类型：短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧。 • 命令集
输出比特序列
7
4 数据校验和防碰撞算法
• RFID中的差错检测
• CRC码（循环冗余码） ——较强的检错能力，硬件实现简单
• 算法步骤
M(X)系数序列：11110111
G(X)系数序列：10011
附加 4 个零后形成的串：111101110000
XrM(X)/G(X)
11100101 10011 111101110000
等待 REQB 或 WUPB
REQB 或 WUPB
Y AFI 匹配 N
Y M＝000? N
选择 N N>1
N=1
等待
REQB 或
Slot Marker WUPB
匹配
匹配时隙
Power-off Idle
Ready Requested
Ready
送 ATQB
等待 ATTRIB 匹配 或 HLTB
ATTRIB
93H
40H
32H
10H
ABH
CDH
44H
防碰撞帧，第 1 部分：PCD 到 PICC
S 11001001 1 00000010 0 01001100 0 00001000 0 E
发送的第 1 位
防碰撞帧，第 2 部分：PICC 到 PCD
S 11010101 0 10110011 0 00100010 1 E
发送的第 1 位 （a）比特防碰撞帧的情况 1
标准帧，在第 2 个完整的数据字节后分开
SEL
NVB
UID0
UID1
UID2
UID3
BCC
S 11001001 1 10100100 0 01001 100 0 00001000 0 11010101 0 10110011 0 00100010 1 E
93H
20
4 数据校验和防碰撞算法
• 芯片内部电路
• 由射频前端、防碰撞电路及存储器3部分组成
阅 读 器
L1 C1
MCRF250
ISO14443-4
HALT 命令
Halt 状态
DESELECT 命令
WUPA 命令 15
防碰撞循环开始
4 数据校验和防碰撞算法 SEL=code(CLn) ⑴ 93，95 或 97H
• 防碰撞流程
⑵ NVB=20H
发送防碰撞命令 ⑶
SEL NVB
⑺ NVB=20H+Coll
发送防碰撞命令 ⑻
SEL NVB UID CLn
5
4 数据校验和防碰撞算法
• 分组码
• 码组的监督码元仅与本码组的信息码元有关，而与其他码元 组的信息码元无关
• 卷积码
• 码组的监督码元不仅与本码组的信息码元相关，而且与本码 组相邻的前m个时刻输入的码组的信息码元之间也具有约束关 系
• 性能优于分组码
• 交织码
• 利用交织技术构造出来的编码
6
4 数据校验和防碰撞算法
25H
32H
10H
防碰撞帧，第 1 部分：PCD 到 PICC
ABH
CDH
44H
S 11001001 1 00000010 0 01001 E
防碰撞帧，第 2 部分：PICC 到 PCD
S 100 X 00001000 0 11010101 0 10110011 0 00100010 1 E （b）比特防碰撞帧的情况 2
PICC1 交通应用 PICC，AFI 匹配， N=2，所以在 时隙 2 发送 ATQB。
PICC2 医药应用 PICC，等待下一个 REQB/WUPB。 PICC3 多应用 PICC，等待 HLTB 或 ATTRIB 命令。
TYPE B防碰撞过程示例
4 数据校验和防碰撞算法
• 碰撞检测
• 检测接收到的电信号参数（如信号电压幅度、脉冲宽度等） 是否发生了非正常变化，但是对于无线电射频环境，门限值 较难设置；
4 数据校验和防碰撞算法
• 防碰撞算法
• 有两个或两个以上的应答器同时发送数据，那么就会出现通 信冲突，产生数据相互的干扰，即碰撞。
• 多个应答器处在多个阅读器的工作范围之内，它们之间的数 据通信也会引起数据干扰。
• 采取防碰撞（冲突）协议，由防碰撞算法（Anti-collision Algo rithms）和有关命令来实现。
• 通过差错检测方法检查有无错码，虽然应用奇偶校验、CRC 码检查到的传输错误不一定是数据碰撞引起，但是这种情况 的出现也被认为是出现了碰撞；
• 利用某些编码的性能，检查是否出现非正常码来判断是否产 生数据碰撞，如曼彻斯特码，若以2倍数据时钟频率的NRZ码 表示曼彻斯特码，则出现11码就说明产生了碰撞，并且可以 知道碰撞发生在哪一位。
送强成纠功错能。力的编码技术
3
4 数据校验和防碰撞算法
• 检纠错码
• 信息码元与监督码元
k
信息码元 k
r
n
监督码元r
4
4 数据校验和防碰撞算法
• 检纠错码的分类
检纠错码
检纠随机错误码
检纠突发错误码
卷积码
分组码
分组码
交织码
非线性码
线性码
比特交织码
字节交织码
非循环码
循环码
海明码
奇偶校验码
CRC
RS
BCH
4 数据校验和防碰撞算法
在RFID系统中，数据传输的完整性存在两个方面的问 题：
一是外界的各种干扰可能使数据传输产生错误； 二是多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。 运用数据检验（差错检测）和防碰撞算法可分别解决 这两个问题。
1
4 数据校验和防碰撞算法
• 差错
• 随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现这种错误 时，前后位之间的错误彼此无关。
• 交织码
a1, a2 , a3, a4 , , a64
输入比特序列
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8
a9
a10
a11
a12
a13
a14
a15
a16
a17 a25
a18 a26
a19 a27
a20 a28
a21 a29
a22 a30
a23 a31
a24 a32
• 将k位信息写成k-1阶多项式M(X)； • 设生成多项式G(X)的阶为r； • 用模2除法计算XrM(X)/G(X)，获得余数多项式R(X)； • 用模2减法求得传送多项式T(X)，T(X)= XrM(X)-R(X)，则T(X)多项
式系数序列的前k位为信息位，后r位为校验位，总位数n=k+r。
9
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4 数据校验和防碰撞算法
• 设计实例
• MCRF250芯片
• 非接触可编程无源RFID器件 • 工作频率（载波）为125kHz • 两种工作模式：初始模式（Native）和读模式。 • 只读数据传送，片内带有一次性可编程（OTP）的96位或128位