RFID中防碰撞算法研究

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7.1RFID关键技术之一——RFID防碰撞技术.pptx

导读
RFID关键技术之一——RFID防碰撞技术
问题：如何不让boggers与其他地下车辆相撞呢？
该碰撞预警系统实际上是RFIDInc.公司“Extenda-Read”的一个延伸的生产线。这些产品包括RFID标签和读写器，有源的和半有源的，频率为433.92MHz。这些产品应用于如卡车和车辆的ID识别、门禁控制、员工考勤和跟踪、停车场管理等等。
碰撞产生的原因
RFID关键技术之一——RFID防碰撞技术
由于标签含有可被识别的唯一信息(序列号)，RFID系统的目的就是要读出这些信息。如果只有一个标签位于阅读器的可读范围内，则无需其他的命令形式即可直接进行阅读，如果有多个标签同时位于一个阅读器的可读范围内，则标签的应答信号就会相互干扰形成所谓的数据冲突，从而造成阅读器和标签之间的通信失败。为了防止这些碰撞的产生，在RFID系统中需要设置一定的相关命令，并通过适当的操作解决碰撞问题，这些操作过程被称为防碰撞命令或算法（Anti-collision Algorithms）。
RFID关键技术之一 RFID防碰撞技术
湖南现代物流职业技术学院
主讲人2 碰撞产生的类型
导读
RFID关键技术之一——RFID防碰撞技术
案例7-1 采矿又添新助手，RFID碰撞预警系统问世
在澳大利亚采矿业中，那些地下车辆、拖拉机或运输车辆都被称为boggers。可以想象这些车辆行驶在并非总是亮堂的隧道内，并且因为没有后视镜和侧视镜而限制了视力范围，十字路口处又不能提供能见度，无法知道有什么车辆会冲撞出来。漆黑的矿井里到处都可能有boggers横冲直撞。
RFID防碰撞问题与计算机网络冲突问题类似，但是，由于RFID系统中的一些限制，使得传统网络中的很多标准的防碰撞技术都不适于或很难在RFID系统中应用。这些限制因素主要有：标签不具有检测冲突的功能而且标签间不能相互通信，因此冲突判决需要由阅读器来实现；标签的存储容量和计算能力有限，就要求防冲突协议尽量简单和系统开销较小，以降低其成本。RFID系统通信带宽有限，因此需要防碰撞算法尽量减少读写器和标签间传送的信息比特的数目。因此，如何在不提高RFID系统成本的前提下，提出一种快速高效的防冲突算法，以提高RFID系统的防碰撞能力同时识别多个标签的需求，从而将RFID技术大规模的应用于各行各业，是当前RFID技术亟待解决的技术难题。

动态环境下RFID防碰撞算法面临问题与挑战分析

中图分类号：Ｐ９Ｔ３３文献标识码：Ａ
ｄｉ０３６０ｉｎ１０・４３００．ｏ：１．９．ｓ．３２８．１．９３９ｓ０２１６
１引言
／
物联网是继计算机、互联网后又一次信息产业浪潮，成为当今世界最重要Ｉ技术之一，它通过射频识别ＴＲＩＦＤ等信息传感设备，按约定协议把物体与互联网相联接，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理．ＦＤＲＩ系统由阅读器和众多标签组成，标签存储物品信息，ＦＤ阅读器通过无线信道读取标签中信息，ＲＩ达到识别物体目的．
２１在标签防碰撞过程中面临的问题与挑战．
２１低成本标签限制了无线通信技术在ＲＩ．１．ＦＤ系统应用ＣＭＡ需标签产生并调制正交码来达到让阅读器区分不同标签，Ｄ但成本高，对于低成本标签来说是不适合的，因而ＣＤＭＡ不适合于ＲＩ签防碰撞过程；ＦＭＡ由于标签无频道选择能力和对阅读器接收部件精细处ＦＤ标Ｄ理能力要求，ＤＭＡ也不适合于ＲＩ签防碰撞过程；ＤＦＦＤ标ＳＭＡ技术通过调整天线发射功率和发射方向来调整阅读器周围标签数目，减少标签碰撞数，增加阅读器天线复杂程度，ＤＳＭＡ仅可有选择地应用于标签防碰撞过程．ＴＭＡ通过分时技术实现信道共享，Ｄ它具有成本低的特点，因而ＴＭＡ适合于ＲＩ标签防碰撞过程．ＤＦＤＴＭＡ协议主要包括ＡＯＡ、ＤＬＨ载波侦听多路访问（Ｓ）冲突检测（Ｄ、ＣＭＡ、Ｃ）冲突避免（Ａ、Ｃ）确认机制ＡＫＣ．下面分别对这几种ＴＭＡ技术应用于标签防碰撞过程所面临的挑战进行分析，Ｄ时隙并不是ＡＯＡ独有，ＳＬＨＣＭＡ也可以有时隙．ＡＯＡ协议不检测是否发生冲突，ＬＨ特点是只要有数据传输需求，可随机选择时间向目标方传输数据．由于ＲＩ系统主要为被动标签，ＦＤ标签被阅读器的激活后，阅读器命令控制下随机选择时间向阅读器传送其数据，在该协议对标签成本要求低，因而ＡＯＡ协议在标签防碰撞算法得以广泛应用，ＬＨ成为标签防碰撞一个类型算法，但它是一个竞争（碰撞）的ＴＭ协议，ＤＡ研究降低碰撞率成为ＡＯＬＨ协议有效性关键因素，由于标签低成本Ａ特点与要求，与一般无线通信系统相比，在标签防碰撞过程中降低ＡＯＡ协议碰撞率受到较大限制，ＬＨ这是ＡＯＡ协议研究难点，ＬＨ研究者目前仍然在努力进行研究，提出了众多改进算法，得到高性能低成本ＡＯＡ算ＬＨ法仍然是目前重要研究目标．ＣＭＡ在通信前感知无线信道，Ｓ在传输前由需要传输数据的通信发起主体主动检测是否可以传输的主动行为，检测信道是否忙，这个过程无需接收节点和其它节点被动参与；进入ＲＩ阅读器识别区域的所有标签从阅ＦＤ读器处电磁能量后被激活，由于标签功能弱，作为需要传送数据的标签无法主动检测信道忙，ＣＭＡ技术无故Ｓ法标签防碰撞过程得以应用．ＣＡ为通信发起节点在通信前申请信道，由通信发起方主动与一个接收节点联系以便进行通信，对其它节点来说，就是申请信道，告知其它节点不得占用信道，但此过程需要接收节点被动参与，而且其它部分节点也会收到ＣＡ相关信息，同样由于标签低成本、功能弱特点而无法主动申请信道，也与无法参与阅读器发起的ＣＡ过程，ＣＡ技术无法在标签防碰撞过程得以应用．ＣＤ技术是在通信中由通信发起方检测是否与其它通信过程发生碰撞，是一种事后主动行为，目的在于检测不当前通信过程与其它通信过程是否发生碰撞，如是则立即中止传输，以节约时间资源；由标签发起的通信过程，低成本标签无法实现Ｃ，Ｄ如果由阅读器发起通信过程，可以利用Ｃ技术中止当前通信过程，Ｄ从而节省通信时间，Ｄ技术标签防碰撞过程运用受到限制．Ｃ由上分析可知，需要根据ＲＩＦＤ系统特点应用ＴＭＡ技术于标签防碰撞过程，ＤＤＴＭＡ技��

RFID二进制树防碰撞算法及改进算法的研究

下俸上行请求
≤１１１１１１１１
问题，如果在一个有效识别区域内出现多个阅读器或
多个ＲＦＩＤ就会出现相互干扰的问题，被称为ＲＦＩＤ系统碰撞，解决多个目标的识别问题也就是ＲＦＩＤ系统防碰撞算法。［１１目前主要有两种类型的ＲＦＩＤ防碰撞
互。在完成信息交互后，读写器会发出一个指令使标
引言
ＲＦＩＤ技术是物联网系统的基础，ＲＦＩＤ系统硬件签进入休眠状态，不再响应读写器的任何请求（除非，这样就不会对继续搜索其它标签产生影主要由阅读器和ＲＦＩＤ标签构成。阅读器通过无线信重新上电）
（３）读写器将上述重新编制的识别号发送给标执行的时间长度：签，标签接收到后将序列号和新的识别号进行对比，如果小于或等于该识别号，则产生应答将序列号发送
给读写器。
其中Ｃ是读写器识别范围内有效标签的个数。
建
辟
ＵｌＡＮＣｏＭＰＵＴＥ
ＲＦＩＤ二进制树防碰撞算法及改进算法的研究
胡海锋，徐飞
（闽西职业技术学院福建龙岩３６４０２１）
【摘要】－本文针对面的探讨，首先是二进制树算
（５）继续循环以上过程，就可以将各标签按序列号由小至大逐个识别出来。

RFID多标签防碰撞算法研究

RFID多标签防碰撞算法研究作者：贾秀美来源：《科技资讯》2012年第36期摘要：把RFID电子标签附着在目标物体上，利用RFID阅读器读取电子标签的信息可以实现物体位置的确定。

但是多个标签同时向阅读器发送信号时，就会发生碰撞，因此，在RFID系统中加入标签防碰撞算法，使阅读器正确、高效地读取标签信息尤为重要。

本文介绍了ALOHA算法及其改进算法，并找出了改进算法中的一些待解决问题。

关键词：防碰撞时隙动态ALOHA算法中图分类号：TP301.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0020-02RFID技术是一种非接触自动识别技术，它利用无线射频信号在阅读器和电子标签之间进行双向数据传输。

同一时刻可能有多个标签向阅读器发送数据造成信号干扰，这称为标签碰撞。

因此，需要一种防碰撞技术来解决信号干扰问题，解决碰撞的算法称为防碰撞算法。

传统的解决碰撞问题的方法有四种：空分多址（SDMA）法、频分多址（FDMA）法、码分多址（CDMA）法和时分多址（TDMA）法[1]。

目前，时分多址（TDMA）法是射频识别系统解决碰撞问题的常用方法[2]。

本文主要研究基于TDMA的不确定性碰撞算法ALOHA算法及其改进算法。

1 ALOHA算法1.1 纯ALOHA算法纯ALOHA算法是最简单的随机防碰撞算法。

纯ALOHA算法中标签随机的选择一个时间点发送数据。

如果该标签不被识别，即有碰撞发生，那么该标签就会随机退避一段时间，独立地再次选择一时间点重新发送数据，直至成功。

如图1是纯ALOHA算法的模型。

纯ALOHA算法存在的问题是：如果退避区间太大，识别标签所需要的时间会很长；如果退避区间很小，会导致碰撞的次数增加，需要退避的次数就多，这样不但识别效率很低，而且识别时间也没有改善。

纯ALOHA算法简单易行，但只能获得18.4%的吞吐率[1]。

1.2 时隙ALOHA算法在纯ALOHA算法的基础上，人们引入时隙ALOHA算法。

RFID系统标签防碰撞的研究与改进

Ｃｍｕｒｎｉｅ／４ｆｆ计算机工程与应用ｏｐｔｇｅｒｇ日，口ｅＥｎｎｃ
ＲＩＦＤ系宝
ＳＵＮｅｓｅ，ＵａｂａＷｎｈｎｇＬＩＸｉｎｏ
杭州电子科技大学通信工程学院，杭州３０１１０８
ＣｏｌｇｅｏｍｍｕｃｔｏｌｅｆＣｏｎｉａｉｎＥｎｇｎｅｒｎｇＨａｚｕＤｉｎｉｉｅｓｔ，ｎｈｏ０８Ｃｈｎａｉｅｉ，ｎｇｈｏａｚＵｎｖｒｉＨａｇｚｕ３１０１，ｉｙ
ＳＵＮｅｈｅ，ＬＩＸｉｎｂａＲｅｅｒｈａｍｐｒｖｅｎｎＷｎｓｎｇ，Ｕａｏ．ｓａｃｎｄｉ０ｏｍｅｔｏＲＦＩｓｔｍａｎｉｃｌｉｉｎ．ＣｏｍｐｕｔｒＥｎ－Ｄｙｓｅｔｇｓａｔ．ｏｌｓｏ－ｅ
端数据库。商业上，射频系统中存在一个阅读器大量标签的这种情况，当两个或两个以上的标签同时向阅读器发送数据会发生通信冲突，导致阅读器无法读出数据，就引发了碰撞问题。现行研究的解决碰撞问题的方法主要分为帧时隙ＡＯＡ算法ＬＨ和二进制搜索算法口。由于简单实。
ｇｎｅｉｇｎｐｉａｉｎ，０２４（６：０－０．ｉｅｒｎｄＡｐｌｔｓ２１，８１）１３１６ａｃｏ，
Ａｂｔｃ－ＩＩｓｓｅｓｔｇｃｌｓｏｓａｃｍｍｏｒｂｅ．ｎｏｄｒｔｏｖｉｐｏｌｍ，ｎｉｒｖｄａｇ — ｓａｔｎＲＦＤｙｔｍ，ａｏｌｉｎｉｏｒｉｎｐｏｌｍＩｒｅｏｓｌｅｔｓｒｂｅａｈｍｐｏｅｌｏｒｔｍａｅｎｔｅＧｅ．ｒｔｃｌｊｐｏｏｅ．ｉｌｏｔｍｏｓｄｒｅｄｆｅｅｔｍｅｆｒａｅ ’ ｅｐｎｅｔｉｈｂｓｄｏｎ．ｐｏｏｏｒｐｓｄＴｈｓａｇｒｈｃｎｉｅｓｉｒｎｈ２ｔＳｉｈｔｉｔｓｏｄｒＳｒｓｏｓｏｅ

基于RFID技术的井下人员定位系统防碰撞算法研究

ｕｄｒｒｕｄｐｍｏｎｌｔｃｉｇｓｓｅ，ｔｅａｔｃｌｓｎｌｏｉｍｏｅｅｓｖｉｄｘｎａｅｏｙａｃｎｅｇｏｎｅｎｅｒｋｎｙｔｍａｈｎｉｏｌｉａｇｒｈ — ｉｏｔｆｒｇｓｉｅｎｅｉｇｂｓｄｎｄｎｍｉｒｓａｃｉｇｉｐｏｏｅ．Ｉｈｅｐｃｓｏｍｅａｄｓａｅｃｍｐｅｉｅｈｌｏｉｍｈｗｓｏｖｏｓａｖｎａｅｈｎｅｒｈｎｓｒｐｓｄｎｔｅｒｓｅｔｆｉｎｐｃｏｌｘｔｓｔｅａｇｒｈｓｏｂｉｕｄａｔｇｓｔａｔｉｔ
２１００年第５期
煤
矿
机
电
・３・１
基于ＲＩ术的井下人员定位ＦＤ技系统防碰撞算法研究
刘艳昌，余周，张佳
（河南科技学院信息工程学院，河南新乡４３０）５０３
摘要：为了防止井下人员定位系统中多个射频标签同时向阅读器发送识别信息时产生的碰撞
ｃｌｓｏｏｌｉｎ；ｄｎｍｉｉａｙｓａｃｌｏｉｍ；ｒｇｅｓｅｉｄｘｎｉｙａｃｂｎｒｅｒｈａｇｒｈｔｅｓｉｎｅｉｇｒｖ
１概述
位信息，请求第位为０的标签响应；２ａｔｅ）ｃｖ激活命令：ｉ激活休眠标签，使其能响应ｒｑｅｔｅｕｓ请求命令；
ｔｅｄｎｍｉｉａｙｓａｃｌｏｉｈ，ＳｈｏａｉｉｆｃｌｓｏｅｕｃｓｇｅｔｙａｄｔｒｂｅｏｏｌｓｏｙｈｙａｃｂｎｒｅｒｈａｇｒｔｍＯｔｅｐｒｂｂｌｙｏｏｌｉｎｒｄｅａｌｎｈｅｐｏｌｍｆｃｌｉｎｍａｔｉｒｉｂｆｅｔｖｌｏｖｄｅｅ退式搜

基于回溯方法的RFID防碰撞算法研究

电子标签、阅读器和数据处理子系统．电子标签存
储待识别对象的相关信息；阅读器是利用射频信
号读／写电子标签信息的设备；数据处理子系统对
阅读器读取的信息进行处理．一般情况下，电子标
可以被阅读器激活．２当个或２个以上的电子标签被激活时，就会发生争用信道传送数据的现象，信
第２卷第３期２
２０年９月０９
宁波大学学报（理工版）
ＪＯＵＲＮＡＬＮＩＯＦＮＧＢＯＮＩＵＶＥＲＳＴＹ（ＮＳＩＥＥ）
、０２ＮＯ３，ｌ２Ｓｐ２０ｅｔ０９
文章编号：０．１２（０９）３００．４１１５３２００ —３５００
各位置１，构成抗碰撞命令１０１１并发送．标签１０１１３收该命令后，判断Ｄ接４位为０，与自身标识位不
理如图ｌ所示．当电子标签进入阅读器视野时，电子标签被激活，它们在同步信号的作用下，向阅读
器发送各自的标签标识号．设有２电子标签进入个
法（Ｄ）ＣＭＡ和时分多路法（Ｄ）前３种方法硬ＴＭＡ．件开销较多，因此为节省成本，防碰撞技术通常采
收稿日期：２０・３２．０８０ —０宁波大学学报（工版）网址：ｔ：ｘｂ．ｕｃ理ｈｔ／ｂｎｕ（０４９３）．２００８．作者简介：林雪明（９４），，江温岭人，士僵０授，要研究方向：微处理器应用．－ａｌｌｘｅｎ＠ｎｕｅｕｃ１６一男浙硕教主Ｅｍｉｉｕｍｉ：ｎｇｂ．ｄｎ

一种改进的RFID系统多状态防碰撞算法

在多状态二进制搜索算法的基础上进行了改进和创新。新算法根据标签碰撞的特点，分利用已得到的冲突信息，消了激充取
活命令，大大节省了算法时间，并且新算法能够动态选择分叉数量，使得标签的识别效率得到了提高。性能分析表明，该算法
ＥＥＡＣＣ：６２４０
一
种改进的ＲＩ系统多状态防碰撞算法ＦＤ
孙文胜，佩佳楚
（杭州电子科技大学通信工程学院，杭州３０１）１０８
摘要 Байду номын сангаас 标签防碰撞技术是ＲＩＦＤ系统中的关键技术和研究热点。详细分析了典型的二进制及其他改进防碰撞算法原理，并
类算法比较复杂，识别时间较长，但不存在 “ ａｔｖ・Ｔｓｒｇａａｔｎ问题，ｉ” ｏ故被称为确定性方法。本文主要针对基于
比已有的二进制及动态二进制反碰撞算法具有更明显的优势。
关键词：无线射频识别；防碰撞算法；二进制搜索算法；标签识别
中图分类号：Ｎ１．２Ｔ９１７
文献标识码：Ａ
文章编号：０５－４０２１）３－３４－５１０９９（００００７０得到识别，Ｔｇｓｒａｏ ” 即“ ａｔｖｔｎ问题，以这类方法被称ａｉ所为可能性方法。基于二进制树形搜索算法，括动态包二叉树搜索算法，回式二进制树形搜索算法等。该返
ＳＮｎｈｎ，ＣｅｉＵＷｅｓｅｇＨＵＰ￣ａ

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RFID中防碰撞算法研究
RFID(Radio Frequency Identification),即射频识别,是20世纪90年代兴起的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。

RFID系统在货物跟踪和库存管理等物流供应链等方面发挥了越来越重要的作用,为物流供应链管理提供了最便捷有效的实施方案。

其应用包括产品认证、质量控制、仓储管理、物流供应、偷盗检测以及自动结账等诸多方面,而且未来RFID市场的潜力仍不可估量。

RFID技术中无人工干预和可复用两大特点体现了它巨大的潜力和应用前景。

随着RFID标签价格的进一步降低,RFID技术将更具优势和吸引力。

本文围绕RFID系统防碰撞算法展开研究。

首先对RFID的发展历程、分类、特点、国内外研究和发展现状、在物流管理中的实践意义和应用障碍、防碰撞算法研究现状进行简单的介绍。

在简单介绍了RFID系统结构和工作流程的基础上对其中的关键技术之一——标签防碰撞算法进行重点讨论,概述了防冲突方案,对现有的两大类防碰撞算法进行分析比较。

进一步对ALOHA算法及其发展的算法进行仿真分析,在已有的随机算法的基础上提出了一种改进算法,并通过MATLAB仿真加以验证。

论文的重点是第3章和第4章,详细分析和比较固定帧时隙ALOHA算法和动态帧时隙ALOHA算法;并针对读写器与标签通信时的防碰撞问题设计了一个改进的动态帧时隙ALOHA算法。

在标签数很多的情况下,通过估算现有标签数目,将标签分组,然后每组标签分别调用动态帧时隙ALOHA算法,通过估算每组中发生碰撞的时隙数动态调整每帧时隙数,从而提高了系统效率,增强了系统的稳定性。

在此基础上,应用MATLAB工具对改进算法进行了仿真,并对仿真结果进行了比较、分析,验证了模型的正确性和可行性。

最后对本文的研究成果和存在的不足进行了总结和分析,为进一步研究提出展望。