一種抗捕獲RFID多標籤識別方法與流程
2023-08-04 16:49:02
本發明屬於射頻識別技術領域，尤其涉及一種抗捕獲RFID多標籤識別方法。
背景技術：
射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術，是一種具有實時、快速、準確採集等特點的自動識別技術。RFID系統採用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞，並通過所傳遞的信息達到識別目標對象的目的。在RFID系統中，由於響應標籤能量差異、天線方向、距離遠近等原因，閱讀器收到標籤響應信號的強弱存在差距，較強的信號可能掩蓋較弱的信號，即強信號捕獲弱信號。因而，閱讀器只能接收到較強標籤信號，完成較強信號標籤的識別，而信號較弱的標籤無法得到成功識別。所以需要在RFID多標籤識別過程中，採取抗捕獲方法解決捕獲問題，確保所有標籤的完全識別。通常方法是在現有RFID多標籤識別方法基礎上，引入抗捕獲機制，形成抗捕獲RFID多標籤識別方法。目前，解決捕獲問題的RFID多標籤識別方法主要有兩種：一是基於查詢樹算法(QT)的抗捕獲算法(GQT)，另一種是基於二進位樹算法(BT)的抗捕獲算法(GBT)。QT算法：採用的是諸位前綴擴充搜索識別方式。閱讀器以二進位前綴作為參數發送查詢命令。收到命令的待識別標籤，將前綴與自己編號的前面部分進行匹配。如果匹配一致，則發送自己的標籤編號響應閱讀器的請求。如果匹配不一致，則不做任何操作。閱讀器收到標籤的響應中如果沒有發生碰撞，則識別到一個標籤，並取新前綴，繼續查詢。如果發生碰撞，則在當前前綴後面分別附加0和1，形成兩個新前綴，等待後續查詢。BT算法：採用的是計數器計數分類搜索識別方法。每個標籤配有計數器，計數器初始值為均0.在標籤識別過程中，計時器為0的標籤響應閱讀器的請求。如果發生碰撞，則本次響應的標籤隨機生成0或1，並加到各自的計數器上。其它未參與本次響應的未識別標籤的計時器均加1.如果沒有發生碰撞，則閱讀器識別到一個標籤，並發信號通知其休眠。其餘未被識別的標籤的計時器均減1。GQT算法：在閱讀器成功識別到標籤後，繼續進行前綴的0和1擴充(記為GQT-1)或者再次廣播當前前綴(記為GQT-2)以確認是否有被捕獲標籤，如果有標籤響應，則對被捕獲標籤進行識別。GQT算法的其餘識別過程與QT算法一致。GBT算法：在閱讀器端設置延時標誌和計數器，在識別到標籤後，如果發生捕獲，則將閱讀器計數器的值賦給被捕獲標籤，也就是保持被捕獲標籤計數器的值不變，使其能夠繼續參加後續響應。GBT算法的其餘識別過程與BT算法一致。由於在RFID多標籤識別過程中，閱讀器並無法感知捕獲效應的發生，因此，上述抗捕獲處理方法(GQT和GBT)中，閱讀器必須在完成每一個標籤識別的時候都進行捕獲的處理，以確保標籤的完全識別。但是，在RFID標籤識別中，捕獲效應發生的概率較低，發生的次數遠遠低於標籤的數量。因此上述抗捕獲方法的識別效率較低，系統的時間開銷、通信開銷都較大，系統複雜度也較高。
綜上所述，在RFID標籤識別中的抗捕獲方法的識別效率較低，系統的時間開銷、通信開銷都較大，系統複雜度也較高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種抗捕獲RFID多標籤識別方法，旨在解決在RFID標籤識別中的抗捕獲方法的識別效率較低，系統的時間開銷、通信開銷都較大，系統複雜度也較高的問題。
本發明是這樣實現的，一種抗捕獲RFID多標籤識別方法，所述抗捕獲RFID多標籤識別方法根據標籤數量和捕獲發生的概率，計算捕獲發生的情況，然後再對標籤進行識別；只在標籤識別的初始階段和完成標籤識別時進行抗捕獲處理。
進一步，所述抗捕獲RFID多標籤識別方法閱讀器對標籤集合T＝{t1、t2、t3、t4、……、tn}中的標籤進行識別，其中n為集合中的標籤數量，p為識別過程中發生捕獲的概率，完成標籤進行識別的過程如下：
(1)counter＝0；計算發生捕獲的被捕獲標籤集合數量，初始為0；
(2)m＝n；初始識別域或被捕獲標籤集合中標籤數量，初始為標籤數量n；
(3)m＝m*p；計算捕獲標籤集合中的標籤數量；
(4)counter＝counter+1；捕獲標籤集合數量加1；
(5)如果m大於1，則轉(3)執行；否則轉(6)執行；
(6)將counter個空串壓入堆棧，然後按照CT算法開始標籤識別。
(7)閱讀器按照CT算法發送查詢命令及前綴，對識別域中的標籤進行查詢；
(8)待識別標籤按照CT算法進行響應，收到命令的待識別標籤將前綴與自己的編號進行匹配；如果一致，則發送編號匹配後剩餘部分，以響應閱讀器的查詢；如果不匹配，則不做任何響應；
(9)閱讀器接收標籤的響應，如果檢測到發生碰撞，則識別失敗，閱讀器根據CT算法更新前綴；如果沒有檢測到發生碰撞，閱讀器正確識別到一個標籤。如果在識別過程中，發生捕獲，閱讀器不對捕獲標籤進行任何處理；被捕獲標籤自動進入被捕獲標籤集合；
(10)閱讀器沒有收到標籤響應，則counter＝counter-1；
(11)如果counter小於0，則結束標籤識別；否則轉(7)執行。
本發明的另一目的在於提供一種應用所述抗捕獲RFID多標籤識別方法的RFID標籤識別系統。
本發明提供的抗捕獲RFID多標籤識別方法，基於碰撞樹算法(CT)進行RFID多標籤識別的防碰撞處理。CT算法採用的是動態前綴擴充搜索識別方式。閱讀器以二進位前綴作為參數發送查詢命令。收到命令的待識別標籤，將前綴與自己編號的前面部分進行匹配。如果匹配一致，則發送自己標籤編號匹配後的剩餘部分，以響應閱讀器的請求。如果匹配不一致，則不做任何操作。閱讀器收到標籤的響應中如果沒有發生碰撞，則識別到一個標籤，並取新前綴，繼續查詢。如果發生碰撞，則根據碰撞發生的位置，形成兩個新前綴，等待後續查詢。本發明基於CT算法，稱之為GCT算法；放棄了GQT和GBT方法中對捕獲效應即時處理的方式，採用一種新的處理方法，以提高RFID多標籤識別的效率。閱讀器首先根據標籤數量和捕獲發生的概率，計算捕獲發生的情況，然後再對標籤進行識別。本發明只是在標籤識別的初始階段和完成標籤識別時進行抗捕獲處理。標籤識別的工作主體上仍然按照CT算法進行，閱讀器和標籤在其一般工作過程中不需要進行抗捕獲處理。在RFID多標籤識別過程中引入抗捕獲方法，以達到標籤的完全識別。本發明針對RFID系統多標籤識別基本過程和捕獲原理，給出了一種簡單高效的抗捕獲RFID多標籤識別方法，在不影響RFID多標籤識別效率的情況下，解決了RFID多標籤識別過程中發生的捕獲問題。本發明提出了新的處理標籤捕獲的方法，即延遲處理方法；對原算法識別性能沒有造成損失，識別效率達到50％以上；實施簡單，對原算法識別過程和應用實施，沒有明顯影響。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的抗捕獲RFID多標籤識別方法流程圖。
圖2是本發明實施例提供的時間複雜度優勢示意圖。
圖3是本發明實施例提供的識別效率優勢示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明放棄了GQT和GBT方法中對捕獲效應即時處理的方式，採用一種新的處理方法，以提高RFID多標籤識別的效率。閱讀器首先根據標籤數量和捕獲發生的概率，計算捕獲發生的情況，然後再對標籤進行識別。本發明只是在標籤識別的初始階段和完成標籤識別時進行抗捕獲處理。標籤識別的工作主體上仍然按照CT算法進行，閱讀器和標籤在其一般工作過程中不需要進行抗捕獲處理。
下面結合附圖對本發明的應用原理作詳細的描述。
如圖1所示，本發明實施例提供的抗捕獲RFID多標籤識別方法包括以下步驟：
S101：計算發生捕獲的被捕獲標籤集合數量，初始為0；
S102：m＝n；初始識別域或被捕獲標籤集合中標籤數量，初始為標籤數量n；
S103：m＝m*p；計算捕獲標籤集合中的標籤數量；
S104：counter＝counter+1；捕獲標籤集合數量加1；
S105：如果m大於1，則轉S103執行；否則轉S106執行；
S106：將counter個空串壓入堆棧，然後按照CT算法開始標籤識別；
S107：閱讀器按照CT算法發送查詢命令及前綴，對識別域中的標籤進行查詢；
S108：待識別標籤按照CT算法進行響應。收到命令的待識別標籤將前綴與自己的編號進行匹配。如果一致，則發送編號匹配後剩餘部分，以響應閱讀器的查詢。如果不匹配，則不做任何響應；
S109：閱讀器接收標籤的響應，如果檢測到發生碰撞，則識別失敗，閱讀器根據CT算法更新前綴。如果沒有檢測到發生碰撞，閱讀器正確識別到一個標籤。如果在識別過程中，發生捕獲，閱讀器不對捕獲標籤進行任何處理。被捕獲標籤自動進入被捕獲標籤集合。
S110：閱讀器沒有收到標籤響應，則counter＝counter-1；
S111：如果counter小於0，則結束標籤識別；否則轉S107執行。
下面結合具體實施例對本發明的應用原理作進一步的描述
實施例1：
如閱讀器對標籤集合T＝{t1、t2、t3、t4、……、tn}中的標籤進行識別，其中n為集合中的標籤數量，p為識別過程中發生捕獲的概率，則本發明方法完成標籤進行識別的主要過程如下：
(1)counter＝0；計算發生捕獲的被捕獲標籤集合數量，初始為0；
(2)m＝n；初始識別域或被捕獲標籤集合中標籤數量，初始為標籤數量n；
(3)m＝m*p；計算捕獲標籤集合中的標籤數量；
(4)counter＝counter+1；捕獲標籤集合數量加1；
(5)如果m大於1，則轉(3)執行；否則轉(6)執行；
(6)將counter個空串壓入堆棧，然後按照CT算法開始標籤識別。
(7)閱讀器按照CT算法發送查詢命令及前綴，對識別域中的標籤進行查詢；
(8)待識別標籤按照CT算法進行響應。收到命令的待識別標籤將前綴與自己的編號進行匹配。如果一致，則發送編號匹配後剩餘部分，以響應閱讀器的查詢。如果不匹配，則不做任何響應。
(9)閱讀器接收標籤的響應。如果檢測到發生碰撞，則識別失敗，閱讀器根據CT算法更新前綴。如果沒有檢測到發生碰撞，閱讀器正確識別到一個標籤。如果在識別過程中，發生捕獲，閱讀器不對捕獲標籤進行任何處理。被捕獲標籤自動進入被捕獲標籤集合。
(10)閱讀器沒有收到標籤響應，則counter＝counter-1；
(11)如果counter小於0，則結束標籤識別；否則轉(7)執行。
下面結合性能分析對本發明的應用效果作詳細的描述。
為了保證標籤的完全識別，不出現漏讀的現象。GQT算法和GBT算法都採用了重複查詢的方式，對捕獲進行即時處理。這樣，無論捕獲發生與否，以及發生的數量。閱讀器都會進行n次查詢，以確保沒有捕獲標籤丟失。所以，GQT算法和GBT算法的識別效率較低，對QT算法和BT算法的識別過程和識別性能影響較大。而本發明，即GCT算法，針對CT算法的識別過程和特徵，採用了一種新的處理方法，不會影響CT算法的基本過程。同時，無論是對初始識別域中標籤還是對發生捕獲的被捕獲域中的標籤進行識別，其識別處理都遵循了CT算法的基本過程。所以，本發明方法對CT算法本身識別性能幾乎沒有影響，識別效率遠遠高於GQT算法和GBT算法。
圖2給出了本發明方法在RFID多標籤識別過程中的時間複雜度優勢。本發明方法中，閱讀器平均2次查詢就能正確識別到一個標籤，同時保證了標籤的完全識別。而其它幾種方法需要更多的查詢次數，才能完成標籤的識別，確保沒有標籤因捕獲而漏讀。
圖3給出了本發明方法在RFID多標籤識別過程中的識別效率優勢。本發明方法的標籤識別效率始終處於50％以上，遠遠優於其它幾種抗捕獲算法。
本發明提出的抗捕獲RFID多標籤識別方法，識別性能遠優於同類算法；識別效率高，性能穩定，保持了原識別算法的識別性能優勢和特徵；實施控制簡單，實用性強，對源算法主體識別過程和應用實施沒有影響。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。