UHF频段RFID系统中的防碰撞算法
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系统的关键技术之防碰撞机制分析与实现5(详细分析：碰撞)共6张PPT
射频卡1
1
0 11 0ຫໍສະໝຸດ 01 01 0射频卡2
??
?? ??
10
读写器译码
号大的数，至读写器对比射频卡响应的序列号的相同位数上的数完全一致时，说 明无碰撞。
选出序列号最小的数后，对该标签进行数据交换，然后使该卡进入“无声”状 态。
四、防碰撞机制的实现
在二进制搜索算法的实现中，起决定作用的是读写器所使用的信号编码必须 能够确定碰撞的准确比特位置。曼彻斯特码(Mancherster)可在多卡同时响应时，译
四、防碰撞机制的实现
二进制搜索算法的工作流程是：
射频卡进入读写器的工作范围，读写器发出一个最大序列号让所有射频卡响应；同一时刻开始 传输它们的序列号到读写器的接收模块。
读写器对比射频卡响应的序列号的相同位数上的数。
即有的序列号该位为 0，而有的序列号该位 为1
N
出现不一致 的现象
Y
把有不一致位的数从最高位到低位依次置O再输出系列号，即依次排除序列
RFID复习题
RFID复习题一、概念题1、RFID常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等等，俗称是什么。
2、RFID按工作频率可以分为几种。
3、什么是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换成电磁波的装置，在RFID系统中，射频标签和读写器中都包含该装置。
4、我国UHF RFID的主要频段。
5、典型的RFID系统主要构成，一般我们把中间件和应用软件统称为应用系统。
6、什么是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备，它能够将数据写到RFID标签中，可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统之中。
7、RFID中间件平台主要分为哪3个层次。
8、RFID系统的安全和隐私威胁涉及的对象主要隐患。
9、RFID系统测试的内容也主要包括内容。
10、EPC编码原则。
11、RFID系统是指采用RFID电子标签为识别标志的应用系统，通常由几部分造成。
12、掌握RFID的应用在哪几个方面。
13、13.56MHz RFID标签的应用在哪些领域。
14、13.56MHz RFID标签是什么15、13.56MHz标签读写器16、在物品识别技术中，哪项不是“有生命”识别技术。
（）17、接触式逻辑加密卡的应用领域。
18、 RFID技术特征。
19、读写器中负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号的设备是什么。
20、什么是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。
二、综合技能题1、RFID系统工作原理图，根据图，简述该系统的工作原理。
2、简述RFID工作频率的分类及主要应用领域。
3、比较EPC和UID标准，分析其主要区别。
4、电子标签的内部结构，描述各模块的功能。
5、RFID中间件系统架构，描述下图中“设备驱动适配”、“事件处理引擎”、“规则引擎”、“规则库”的功能。
6、简述逻辑加密卡的主要应用领域7、什么是125KHZID卡，他的主要优点是什么？8、13.56MHz RFID标签的特点是什么，主要应用领域有哪些9、每章课后作业。
UHF 频段RFID 系统防碰撞算法研究概要
大于此数的具有唯一电
子产品编码(EPC的
标签0个
具有唯一标识的标签数
量不受限制
TYPE A采用的是一种动态时隙ALOHA算法防碰撞协议。标签内硬件需有随机数发生器和比较器,设计相对简单。TYPE A防碰撞机制的不足之处是:若标签数目与初始时隙数相差较大时,防碰撞的过程会比较长。TYPE B应用的防碰撞机制要较TYPE A的更有效一些,它利用随机产生的0、1信号达到了二进制树形搜索的效果,但防碰撞的效率会随标签数量增多而下降。TYPE C应用的防碰撞算法是时隙随机防碰撞仲裁机制,是动态时隙ALOHA算法的改进,在帧大小调整方面与以往动态帧时隙ALOHA算法有很大改进,目前没有找到这样调整的理论依据。但它具有较高的阅读速率,在美国已达到1500标签/秒,欧洲可达到600标签/秒[1];同时也适合在高密度多个读写器环境下工作。
很多应用场合,在读写器信号作用范围内需要对多个物体进行识别,此时多个标签与读写器之间的通信,存在信道争用问题。传统的信道争用,其解决的方法大致可以分为如下4种:空分多址(SDMA、频分多址(FDMA、码分多址(CDMA和时分多址(TDMA。但在RFID系统中,除了受复杂性和成本的制约,还要解决本身通信的因素,如无源标签需其提供能量、标签总数未知、碰撞判决需读写器控制、防碰撞协议要简单易实现等。
slots, updating of Q will be discussed. We propose a method to achieve higher system
efficiency based on the simulation.
Key words:RFID anti-collision system efficiency
防碰撞算法在RFID系统中的应用指南
防碰撞算法在RFID系统中的应用指南随着物联网技术的快速发展，RFID（Radio Frequency Identification）技术被广泛应用于各个领域，如物流管理、零售业、医疗保健等。
然而，由于RFID系统中存在多个标签同时被读取的情况，碰撞问题成为了一个重要的挑战。
为了解决这一问题，防碰撞算法在RFID系统中得到了广泛的研究和应用。
一、防碰撞算法的基本原理防碰撞算法的目标是在多个标签同时被读取的情况下，保证每个标签都能被准确地识别和读取。
基于此，防碰撞算法可以分为两种类型：基于时隙的算法和基于查询的算法。
基于时隙的算法是最常见的一种防碰撞算法。
它将时间划分为若干个时隙，每个时隙只允许一个标签进行通信。
系统首先发送一个询问指令，所有标签都会在某个时隙内回应。
如果有多个标签在同一时隙内回应，系统会将这些标签的ID进行编码，然后再次发送询问指令，直到所有标签都被准确地读取。
基于查询的算法则是通过发送特定的查询指令来避免碰撞。
系统首先发送一个广播查询指令，所有标签都会回应。
然后，系统会根据标签的回应情况，发送相应的查询指令，直到每个标签都被准确地读取。
二、防碰撞算法的应用指南1. 根据应用场景选择合适的算法不同的应用场景对防碰撞算法的要求不同。
在标签数量较少、读取速度要求较高的情况下，基于时隙的算法更适合；而在标签数量较多、读取速度要求不高的情况下，基于查询的算法更适合。
因此，在选择防碰撞算法时，需要根据具体的应用场景进行合理的选择。
2. 考虑标签的特性和环境因素不同的标签具有不同的特性，如读取范围、传输功率等。
在设计防碰撞算法时，需要考虑这些特性，并根据实际情况进行调整。
同时，环境因素如电磁干扰、多径效应等也会影响标签的读取效果，需要在算法设计中进行充分考虑。
3. 优化算法的性能防碰撞算法的性能对整个RFID系统的读取效率和可靠性有着重要的影响。
为了提高算法的性能，可以采取以下措施：- 优化查询指令的设计，减少不必要的查询次数；- 采用分组查询的方式，将标签分为若干组，每次查询一组标签，减少碰撞的可能性；- 结合信道编码技术，提高标签的识别率。
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防碰撞算法
RFID防碰撞算法综述【摘要】射频识别技术RFID是目前正快速发展的一项新技术，它通过射频信号进行非接触式的双向数据通信，从而达到自动识别的目的。
随着RFID技术的发展，如何实现同时与多个目标之间的正确的数据交换，即解决RFID系统中多个读写器和应答器之间的数据碰撞，成为了限制RFID技术发展的难题，采用合理的算法来有效的解决该问题，称为RFID系统的防碰撞算法。
采用时分多路存取技术，相关的算法有ALOHA法、时隙ALOHA法、二进制搜索法、动态二进制搜索法等。
在各种算法当中，二进制树算法因为它识别应答器的确定性，成为了应用最广泛的一种，多个国际标准均对其进行了规定，这推动了防碰撞算法的发展，全文针对RFID系统二进制树防碰撞算法，进行了理论与实践方面的探讨。
【关键词】：射频识别；防碰撞算法；读写器；应答器；Abstract: RFID is a newly developed technology which communicates through the non-contact RF signal，so as to achieve objective automatic identification．Along with the development of RFID technology，how to realize Data Exchange accurately among Multiple Targets at the same time becomes the key problem of RFID technology．RFID anti-collision algorithm is the solution to the above mentioned problems．In TDMA, there are several anti-collision algorithms, such as ALOHA, Slotted ALOHA, Binary Search, Dynamic Binary Search and so on.Key Words：RFID；Anti-collision；Read／Write Devices；Transponders1、RFID技术简介自动设备识别技术是目前国际上发展很快的一项新技术，英文名称为Automatic Equipment Identification，简称AEI，它通过一些先进的技术手段，实现人们对各种设备在不同状态下的自动识别和管理。
基于RFID系统的改进Q值防碰撞算法
４ 结 束 语
本文详细介绍 了基于连续碰撞检测机制 的
时 隙的不同处理情况 ，重新确定调整 阈值 ，提
Ｏ值算法 ，通过空 闲时隙和碰撞时隙发生 的概 出了 一种基 于连 续碰撞 检测 机制 改进 的 Ｑ值 率不 同，分 别确定了连续碰撞检测机制 调整 Ｏ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ防碰撞算法 。 值 的 具 体 时 隙 数 。 从 而 在 较 小 幅 度 提 高 成 本 和 功耗 的情 况 下，整体 上对 标签 预测 和 Ｏ值调 １基 于连续碰撞检测机制的０ 值算法 整进行 了改进 。实验 仿真证明了该算法 可在不 为使 参数 Ｏ取 得合 适的 初始值 ，在每 帧 增 加 系 统 复 杂 程 度 的 情 况 下 ，加 快 Ｑ 值 调 整 开始前应对待识别的标签数 目进行估计 ，并按 速度 ，提高识别效率 ，增 强系统应对大数量标 照【 ３ 中 所 提 供 的 时 隙 数 和 标 签 数 的 关 系 ，在 签 的 能 力 。
Ｐ ｒ ｏ ｔ Ｏ Ｃ Ｏ１ ｓ ． ” Ｉ ｎｔ ｅｒ ｎ ａ ｔｉ ｏ ｎ ａ１ Ｓ ｙ ｍ ｐ ｏｓｉ ｕ ｍ
Ｏ ｉ ｌ ＡＰ Ｐ１ ｉ Ｃａｔ ｉ Ｏ ｉ ｌ Ｓ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ Ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｉ ｆ ｅｔ
Ｗ ｏｒ ｋ ｓ ｈ ｏｐ ｓ ， ２ ０ ０ ６ ．
保 证 系 统 效 率 最 高 的 情 况 下 ．调 整 并选 择 相应
图 ３ ： 通 信 量 与 平 均 时 延 间 的 关 系
的 Ｏ值 但 实际操 作 中，标 签估计 算法 需要 有 强大的硬件 支持并会带来 巨大 的额外损耗 ， 相对 于结构较 为简单读写器来说 ，运营成本会 大幅度提 高。为解决这一 问题 ，本文提供一种 更为简 单的标 签估计方法一一连续碰撞检测估 计算法 。基本思路为：每个识别帧开始时 ，设 前 ４个时 隙被 定为估算时隙，并对 ４个时隙进 行 监测 ，获取 其通 信 状态 ，如 果出现 连续 的 ４个 闲或者连续 的 ３个碰撞状 态，立即对 Ｏ
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响应（碰撞时隙）。设标签数量为 x，阅读器通过 Query 命令来产生随机
数 Q 所给出的时隙数为 A= 2Q 。对于每个时隙而言，某个标签在其中响
应的概率为 A-1 ，该标签不在其中响应的概率为(1- A-1 )。共有 x 个标
签，可以看成对每个时隙进行 x 次试验，上述情况符合二项分布 B(x,
科技信息
UHF 频段 RFID 系统中的防碰撞算法研究
车晓明 1 封志宏 1 李高科 2 （1.兰州交通大学电子与信息工程学院 2.中国铁道科学研究院电子计算技术研究所）
［摘 要］电子标签的“碰撞”在 RFID 系统中是一个很常见的问题，特别是在 UHF 频段，如何有效地解决这一问题显得尤为重要。本 文主要对 ISO/IEC 18000-6 中 A、B、C 三种模式进行了分析，比较其优缺点，并对 ISO/IEC 18000-6C 协议进行了详细的研究，提出了 改进其防碰撞算法的思路。 ［关键词］RFID 防碰撞 时隙 ALOHA 算法 时隙不完全竞争算法
入识别区域内的所有标签中随机选取 2Q 个标签,参与的标签应在含(0,
2Q -1)范围内选出一个随机数,并将这个数置入它们的时隙计数器,若进
入识别范围的标签数 m 小于 2Q 则随机数取值(0,m)。选到零值的标签
应转移到应答(Reply)状态,开始与阅读器的数据交换。选到非零数的标
签应转移到仲裁(Arbitrate)状态,并等待下一条 Query Adjust 或 Query Rep
3.ISO18000-6C 标准防碰撞算法分析 3.1 算法描述 ISO/IEC 18000-6C 标准采用的是时隙随机 ALOHA 算法，该标准已 经成为全球性超高频 RFID 主流规范之一，该算法流程如图 1 所示。
图 1 算法流程
Query 包含一个时隙计数参数 Q,当接收到一条 Query 命令时,在进
有两个或两个以上的标签同时向读写器发送数据，从而产生通信冲突，
导致阅读器无法读出数据，这就是所谓的碰撞。解决碰撞问题的算法
称为防碰撞算法。比较经典的两类基本方法是：ALOHA 算法和二进制
搜索算法。
2.UHF 频段 RFID 系统防碰撞算法
对于 UHF 频段的 RFID 系统，由于信号识别的距离远，覆盖的范围
1.引言
RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触式自动识别技
术，它利用射频信号与空间耦合及传输特性来双向通信，实现对物体自
动识别与信息采集。由于超高频（UHF）860～960MHz 具有读写速度
快、识别距离远、抗干扰能力强、标签小等优点，对 UHF 频段的相关技
广，因而需要识别的标签数量大，所以更需要良好的防碰撞算法以减少
冲突，达到快速、准确识别多个标签的目的。
针对 UHF 频段，主要的国际标准是 ISO/IEC18000-6 协议，它包括
Type A、B、C 三种类型。如表 1 所示它们之间的主要区别在于编码方式
及防碰撞算法的不同。
表 1 ISO/IEC18000-6 标准三种类型比较
术研究已成为全球 RFID 产业和研究部门关注的热点。
一个典型的 RFID 系统由读写器(Reader)、电子标签(Tag，简称标
签)、天线 (Antenna)以及数据处理系统组成。标签可以存储被识别物体
的相关信息，读写器通过射频信号与标签进行通信，并与后端数据库进
行连接。而当 RFID 系统工作时，读写器的周围存在多个标签，就可能
或 Query Rep 命令。处于仲裁状态的标签每接收到一条 Query Rep 命令
时,他们的时隙计数器值减 1 一次。时隙计数器调整后,值为 0 的标签转
移到应答状态,并立即与阅读器进行数据交换。
在一个轮询周期中，每个时隙内的标签响应有三种情况：没有标签
响应（空时隙）；有一个标签响应（没有碰撞的时隙）；有一个以上的标签
类型 技术特征
TYPE A
TYPE B
TYPE C
工作频率
860～960MHZ
调制 方式
R→T T→R
ASK 反向散射
编码 方式
R→T T→R
PIE
曼彻斯特
FM0
FM0
PIE FM0 or Miller
数据 速率
R→T T→R
33kbps 10kbps or 40kbps 26.7～128kbps
40kbps
命令。其他没有得到时隙计数器值的标签仍然保持休眠状态。
然后,处于仲裁和应答状态的标签,接收一条 Query Adjust 命令时,Q
值调整(增大、减小或不变),然后在含(0, 2Q -1)范围内选出一个随机数,
置入它们的时隙计数器。选到零值的标签应转移到应答状态,并立即
回答。选到非零值的标签应移到仲裁状态,并等待下一条 Query Adjust
40kbps
FM0:40～640kbps Miller:5～320kbps
防碰撞算法
ALOHA 二进制树
时隙随机防碰撞
其中 R→T 表示于阅读器向标签发送数据，T→R 表示标签向阅读器发 送数据
TYPE A 采用的是一种动态时隙 ALOHA 算法防碰撞协议，电子标 签内部需要有随机数发生器和比较器，设计相对简单。ALOHA 算法本 质上是基于概率的，在确定时间内依靠一定的概率分辨出所有读写器 工作范围内的电子标签，但如果在识别区域内的电子标签的数目相对 开始识别命令中指定的初始时隙数较多时，防冲突的过程就会比较长， 这是 TYPE A 防冲突机制的不足之处。Type B 应用的防冲突机制要较 Type A 的更有效一些，但防碰撞的效率会随应答器的数量增多而下降， 而且该算法时延长，泄露的信息较多，安全性差。TYPE C 应用的防碰 撞算法是时隙随机防碰撞仲裁机制，是动态 ALOHA 算法的改进，在帧 大小调整方面比以往动态帧时隙 ALOHA 算法有很大改进。它具有较 高的阅读速率，在美国已达到 1500 标签/秒,欧洲可达 600 标签/秒，同时 也适合在高密度多个读写器的环境下工作。因此本文重点分析该算法 及其改进方法。
A-1 )。在多标签识别过程中，标签数比较多。因此，x 很大而 A-1 很小，
此时，二项分布近似为泊松分布。泊松分布参数：
λ
=n
×p=x×
1 A