RFID系统防碰撞算法研究

论文摘要

无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，简称RFID），是一种非接触的多目标自动识别的技术，于上世纪末九十年代，因为无线电技术和大规模、超大规模集成电路应用普及而逐渐发展起来的一种信息采集与处理技术。它具有高速、实时、准确等特点，是无线电技术方领域中自动识别技术的具体应用和发展。RFID技术的基本原理是利用射频信号和电感或电磁耦合的传输特性，对RFID标签进行自动识别，并获得标签中的相关数据。通常情况下，被识别物体上贴有RFID标签，用来标志该物体，在RFID技术称为对象（OBJECT）。有关该对象的相关数据信息被写入贴在该对象的RFID标签上。这些数据信息通过标签上的无线收发电路以无线电波的形式发送到附近的阅读器（READER）。阅读器接收到对这些数据信息，然后可以借助主机或者网络系统进一步处理。RFID技术具有很多优点，但还存在着制约着RFID技术进一步推广、应用与普及的诸多难题。传输过程中数据的完整性问题是影响整个系统性能、阻碍RFID发展的至关重要的一环。碰撞现象是影响传输过程中数据的完整性问题的主要因素：多个RFID阅读器的工作范围同时覆盖一个标签；或者多个RFID标签同时处于一个阅读器的工作范围，它们向同一阅读器同时发送数据。RFID系统内部的这两种干扰也称为阅读器碰撞和标签碰撞。而阅读器碰撞可以通过合理的设计布局和服务器的处理来进行解决，相比较之下，标签碰撞的问题更加难以解决。在RFID系统中，具体的防碰撞算法主要有ALHOA算法及其一些改进算法、二进制搜索算法及其一些改进算法。ALOHA系列算法是随机的，每次识别的一定数量标签的时间并不确定。依每次具体情况而不同，防碰撞的效率会随着RFID标签的数量增多而下降。二进制搜索系列算法是确定性的防碰撞算法，准确性可达到百分之一百，防碰撞的效果也会随RIFD标签数量增多而下降。本文对二进制防碰撞算法进行了探索和研究，提出了基于附加码的防碰撞算法。通过对该算法的分析表明本文算法能够较为有效地解决相应问题，是对现有标签防碰撞算法的有益补充，对于推进无线射频技术防碰撞研究有一定的价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 RFID 技术概述
• 2.1 RFID 系统工作原理
• 2.2 RFID 系统中的硬件组成
• 2.2.1 RFID 标签
• 2.2.2 阅读器：
• 2.2.3 天线
• 2.2.4 主机
• 2.3 RFID 系统中的软件组件
• 2.3.1 RFID 系统软件
• 2.3.2 RFID 中间件
• 2.3.3 主机应用程序
• 2.3.4 EPC Global 网络
• 第3章 RFID 标签防碰撞算法
• 3.1 RFID 技术中的标签防碰撞算法
• 3.1.1 频分多路法
• 3.1.2 空分多路法
• 3.1.3 时分多路法
• 3.1.4 码分多路法
• 3.2 RFID 防碰撞算法举例
• 3.2.1 ALOHA 算法
• 3.2.2 时隙 ALOHA 算法
• 3.2.3 帧时隙 ALOHA 算法
• 3.2.4 二进制搜索算法
• 3.2.5 动态二进制搜索算法
• 3.2.6 基于后退式索引的二进制树形搜索防碰撞算法
• 3.2.7 跳跃式动态树形防碰撞算法
• 3.2.8 ALOHA 算法和二进制搜索算法的比较
• 第4章 查询树防碰撞算法的改进
• 4.1 基于附加码的标签防碰撞算法
• 4.1.1 模拟碰撞以及碰撞检索表初始化流程
• 4.1.2 基于附加码碰撞检测算法流程：
• 4.1.3 海明码和顺序异或码简介
• 4.2 基于 4 位信息码 3 位海明附加码的标签防碰撞算法
• 4.2.1 附加码编码方式：
• 4.2.2 标签碰撞数据格式说明
• 4.2.3 标签碰撞数据分析
• 4.3 关于附加码防碰撞算法的扩展研究
• 4.3.1 附加码编码方式及附加码位数对于碰撞效率影响
• 4.3.2 信息位的扩展与碰撞检测流程
• 4.3.3 二进制搜索算法与附加码标签防碰撞的区别与联系
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢