有源RFID电子标签防碰撞算法研究

论文摘要

对于RFID系统,为了符合应用中的各种要求需要提高系统的读取效率,防碰撞算法是研究的重点。多个标签同时发送数据就会产生碰撞,影响读取效果,防碰撞算法是为了减少读写器在读取标签数据的过程中发生的冲突,使读写器能在最短时间内有效的读取数据。主动式RFID标签有着其特殊性,它是主动的向外发送信息,发送距离远,可应用的场合比无源标签要多。本文研究的是主动式RFID标签的防碰撞算法,现用的算法主要是ALOHA算法,本文在研究它的基础上进行改进,达到提高效率和节能的效果。主要内容如下：首先,对RFID进行介绍,包括RFID的组成、原理和应用发展情况,并对防碰撞算法的现状进行介绍和分析。接着对RFID系统中的有源和无源系统进行描述并比较分析,得出有源比无源系统更具优势。然后对RFID主要频段的技术特点和应用情况进行介绍、对有源和无源两类标签进行简单比较,得出有源标签更具有发展前景,最后选出主动式标签研究的频段。接着,在选定了有源标签中的2.45G的频段后,对该频段的标签进行介绍,描述该标签的技术特点、各功能模块的情况和主要的技术指标。并对软件结构进行介绍,详细介绍标签发送数据的流程,该流程中包含了防碰撞算法即文中的延时,对其的详细介绍在后面的防碰撞算法中。分析了以上基本情况后,本文主要对防碰撞算法进行研究。ALOHA算法的应用最广泛,因此选择了它进行研究。本文先介绍了ALOHA算法研究的现状,接着比较了各种算法,然后根据实际的要求,选择在时隙ALOHA算法的基础上进行改进。根据CSMA协议的特性对算法进行改进,建立模型并进行分析,最后得出结论。在文章最后,介绍了可对标签读取效果进行测试的测试软件,使用该测试软件可对标签进行标签性能、识读模式的测试,验证本算法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 RFID系统的组成
• 1.2 RFID的应用情况
• 1.3 RFID的发展趋势
• 1.4 RFID防碰撞算法的现状
• 1.5 本文研究的意义和创新点
• 第二章 有源和无源RFID系统的比较分析
• 2.1 无源系统介绍
• 2.2 有源系统介绍
• 2.3 RFID各频段系统简单介绍
• 2.4 有源系统的优势
• 2.5 有源标签和无源标签的比较
• 2.6 本章小结
• 第三章 有源2.45G RFID标签的研究
• 3.1 技术特点
• 3.1.1 接口
• 3.1.2 功能和性能
• 3.2 功能模块描述
• 3.2.1 硬件功能模块
• 3.2.2 软件功能模块
• 3.2 技术性能
• 3.2.1 标签特性
• 3.2.2 主要技术指标
• 3.3 软件结构
• 3.3.1 软件总体结构
• 3.3.2 标签盘软件功能介绍
• 3.4 本文研究的标签性能研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 防碰撞算法的研究
• 4.1 现有的算法的分析
• 4.1.1 纯ALOHA防碰撞算法
• 4.1.2 帧时隙ALOHA防碰撞算法
• 4.1.3 对纯ALOHA和帧时隙ALOHA算法的比较分析
• 4.1.4 动态帧时隙ALOHA防碰撞算法（DFSA）
• 4.1.5 二进制树算法
• 4.1.6 对DFSA算法跟二进制树算法的比较
• 4.2 CSMA协议的分析
• 4.2.1 非坚持退避
• 4.2.2 1-坚持退避
• 4.2.3 P-坚持退避
• 4.3 本文算法的建模
• 4.3.1 马尔可夫链的简单介绍
• 4.3.2 建立模型
• 4.4 新算法的研究和分析
• 4.5 防碰撞算法的效果测试
• 4.5.1 标签流量测试
• 4.5.2 跟踪标签测试
• 4.5.3 测试结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文