汪　紅，田莎莎，王芳芳

(中南民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，武漢 430074)

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改進(jìn)的二進(jìn)制防碰撞識(shí)別算法及其FPGA仿真實(shí)現(xiàn)

汪紅，田莎莎，王芳芳

(中南民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，武漢 430074)

摘要對(duì)RFID系統(tǒng)中的多標(biāo)簽防碰撞問(wèn)題進(jìn)行了研究，在3種經(jīng)典的確定性防碰撞算法的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的二進(jìn)制防碰撞識(shí)別算法.為了降低數(shù)據(jù)傳輸量，改進(jìn)算法采用閱讀器前綴查詢和標(biāo)簽后綴應(yīng)答相結(jié)合的方式；為了降低查詢次數(shù)，查詢算法針對(duì)不同數(shù)量的碰撞位采用不同的處理方式.對(duì)4種算法進(jìn)行了Matlab仿真和Spartan6硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改進(jìn)算法較3種經(jīng)典算法具有較高的識(shí)別效率和較低的數(shù)據(jù)傳輸量.

關(guān)鍵詞無(wú)線射頻識(shí)別；防碰撞識(shí)別；查詢；數(shù)據(jù)傳輸

在RFID系統(tǒng)工作過(guò)程中，常常會(huì)發(fā)生多路電子標(biāo)簽同時(shí)出現(xiàn)在RFID閱讀器工作范圍內(nèi)的情況，由于各標(biāo)簽工作信道頻率、編碼方式相同，閱讀器發(fā)出詢問(wèn)指令后，兩個(gè)或兩個(gè)以上的標(biāo)簽同時(shí)應(yīng)答發(fā)送自身數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生碼元上的串?dāng)_，即為碰撞[1,2].為了減少和防止碰撞的產(chǎn)生，達(dá)到短時(shí)間內(nèi)逐個(gè)識(shí)別標(biāo)簽的目的，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)解決碰撞(沖突)引起的識(shí)別盲區(qū)，目前主要有兩種策略，即隨機(jī)性防碰撞算法和確定性防碰撞算法.前者基于隨機(jī)存儲(chǔ)思想，后者基于二叉樹(shù)逐位分割識(shí)別思想[3,4].本文對(duì)確定性防碰撞算法進(jìn)行深入研究，并提出了改進(jìn)算法.

1確定性防碰撞算法

1.1基本二進(jìn)制防碰撞算法

該算法是最基本的基于二叉樹(shù)搜索的識(shí)別算法，它通過(guò)閱讀器發(fā)送不同請(qǐng)求命令區(qū)分不同的待識(shí)別標(biāo)簽，標(biāo)簽通過(guò)檢查自身數(shù)據(jù)序列號(hào)與請(qǐng)求命令的參數(shù)是否匹配來(lái)確定是否向閱讀器發(fā)送消息，若標(biāo)簽序列號(hào)不大于閱讀器發(fā)送的命令參數(shù)，該標(biāo)簽就將自身序列號(hào)通過(guò)射頻信號(hào)發(fā)送給閱讀器，接著閱讀器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，判斷是否發(fā)生碰撞，如果反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)序列發(fā)生了碰撞，下輪查詢時(shí)閱讀器發(fā)送的命令中會(huì)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)改變參數(shù)以減少反饋標(biāo)簽數(shù)目，通過(guò)此命令繼續(xù)查詢，直到反饋回唯一的一個(gè)序列號(hào)為止，這時(shí)表示成功識(shí)別了該標(biāo)簽.

設(shè)共存在N個(gè)待測(cè)標(biāo)簽，則閱讀器總查詢次數(shù)為：Q=log2(N)+log2(N-1)+…+log22+log21+N=

log2(N!)+N.

(1)

在RFID系統(tǒng)中，閱讀器識(shí)讀標(biāo)簽是一個(gè)半雙工通信過(guò)程.閱讀器讀到標(biāo)簽反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)需要兩個(gè)步驟，第一步是閱讀器發(fā)送查詢命令，第二步是符合條件的標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)到閱讀器端.假設(shè)標(biāo)簽序列號(hào)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則閱讀器和標(biāo)簽傳輸?shù)目傂畔⒘縋為：

P=2QL=2L(log2(N!)+N).

(2)

1.2動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法

動(dòng)態(tài)二進(jìn)制識(shí)別算法從減少通信數(shù)據(jù)量上對(duì)基本算法進(jìn)行了改進(jìn).對(duì)于同樣的待識(shí)別標(biāo)簽組，兩種算法需要的查詢次數(shù)是一樣的，所以二者的系統(tǒng)吞吐量相等.動(dòng)態(tài)二進(jìn)制防碰撞算法的優(yōu)勢(shì)在于：在每次查詢時(shí)，閱讀器的命令行與標(biāo)簽返回?cái)?shù)據(jù)序列長(zhǎng)度都會(huì)動(dòng)態(tài)地調(diào)整，具體而言，體現(xiàn)在下面兩個(gè)方面：一是算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中系統(tǒng)總的數(shù)據(jù)通信量；二是完成標(biāo)簽識(shí)別所花的時(shí)間.為了便于分析，假定數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，閱讀器和標(biāo)簽之間都只傳遞標(biāo)簽序列號(hào)相關(guān)信息，那么在基本二進(jìn)制查詢算法中，閱讀器與標(biāo)簽二者都傳送了完整的序列號(hào)，但是在動(dòng)態(tài)二進(jìn)制防碰撞查詢算法中，閱讀器只發(fā)送前綴序列號(hào)，通過(guò)匹配的標(biāo)簽會(huì)返回自身序列號(hào)除去前綴后的剩余位，閱讀器收到回復(fù)后，把前綴和標(biāo)簽返回序列連接后得出完整的標(biāo)簽序列號(hào).顯然，在算法運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)態(tài)二進(jìn)制查詢算法相當(dāng)于傳送了兩倍于基本二進(jìn)制搜索算法的數(shù)據(jù)量.由此可見(jiàn)，動(dòng)態(tài)二進(jìn)制防碰撞算法在傳送的信息量方面較基本二進(jìn)制查詢算法提高了近一倍.設(shè)閱讀器可識(shí)別范圍內(nèi)標(biāo)簽數(shù)目為N，標(biāo)簽序列號(hào)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，閱讀器和標(biāo)簽傳輸?shù)目傂畔⒘縋為：

(3)

1.3后退式二進(jìn)制算法

由于基本二進(jìn)制查詢算法成功識(shí)別一個(gè)標(biāo)簽后，閱讀器返回二叉樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，恢復(fù)最初的命令，從二叉樹(shù)的根部重新開(kāi)始逐位查詢標(biāo)簽，對(duì)多標(biāo)簽系統(tǒng)的識(shí)別效率有很大影響.后退式二進(jìn)制防碰撞算法吸收了返回退避思想，當(dāng)閱讀器成功識(shí)別一個(gè)標(biāo)簽后，算法返回上級(jí)(父節(jié)點(diǎn))，轉(zhuǎn)向另外一個(gè)分支查詢，而無(wú)需返回整棵二叉樹(shù)的根節(jié)點(diǎn).當(dāng)標(biāo)簽數(shù)目很多時(shí)，對(duì)系統(tǒng)效率的提高有很大幫助.

設(shè)閱讀器可識(shí)別范圍內(nèi)標(biāo)簽數(shù)目為N，閱讀器總查詢次數(shù)Q為：

Q=2N-1.

(4)

設(shè)標(biāo)簽序列號(hào)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，閱讀器和標(biāo)簽傳輸?shù)目傂畔⒘縋為：

P=2QL=2L(2N-1).

(5)

2改進(jìn)的二進(jìn)制防碰撞算法

2.1算法思路

二進(jìn)制防碰撞識(shí)別算法在RFID多標(biāo)簽自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中的應(yīng)用很廣泛.在確定性防碰撞識(shí)別算法中，存在兩個(gè)影響識(shí)別時(shí)間的重要因素：查詢次數(shù)和通信數(shù)據(jù)量.基于此，主要的改進(jìn)思路有兩個(gè).

(1)盡量減少每次閱讀器和標(biāo)簽通信過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù).在基本二進(jìn)制查詢算法(BS)中，閱讀器和標(biāo)簽互通的數(shù)據(jù)位數(shù)至少是整個(gè)標(biāo)簽序列號(hào)的長(zhǎng)度N，讀寫(xiě)器和標(biāo)簽都重復(fù)發(fā)送了許多數(shù)據(jù)比特位，含有大量的冗余信息，動(dòng)態(tài)二進(jìn)制查詢算法(DBS)在查詢次數(shù)上有所提高，它將發(fā)生碰撞的最高位和之前的部分位一起作為查詢前綴，所有前綴與這個(gè)查詢前綴相同的標(biāo)簽都返回自身序列號(hào)，在傳輸數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)方面，動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法比基本二進(jìn)制算法減少至一半.由于數(shù)據(jù)傳輸量減少了一半，從時(shí)間上來(lái)看，系統(tǒng)識(shí)別效率也得到了極大的提高.于是改進(jìn)的算法采用動(dòng)態(tài)二進(jìn)制查詢算法閱讀器前綴查詢和標(biāo)簽后綴應(yīng)答相結(jié)合的方式.

(2)降低閱讀器識(shí)別標(biāo)簽過(guò)程中的查詢次數(shù).無(wú)論哪一種算法，閱讀器首次發(fā)出標(biāo)簽讀取命令后，閱讀器可識(shí)別范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽都會(huì)做出答復(fù)，讀寫(xiě)器將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼后，有n個(gè)比特位不確定“0”、“1”的情況，即接收數(shù)據(jù)序列有n個(gè)碰撞位，根據(jù)碰撞位所在位置作如下處理.

1) 碰撞位是連續(xù)的兩位，采用四叉樹(shù)查詢搜索，即00 01 10 11；

2) 碰撞位不連續(xù)或連續(xù)碰撞位數(shù)超過(guò)兩位，繼續(xù)采用二叉樹(shù)查詢法搜索，即：0和1；

3) 碰撞位只有一位，理論上閱讀器可以直接識(shí)別出兩個(gè)碰撞標(biāo)簽，所以在這種情況下閱讀器不再發(fā)送確認(rèn)命令，而是直接識(shí)別碰撞位分別是0和1的兩種標(biāo)簽，以達(dá)到減少查詢次數(shù)的效果.

2.2算法性能分析

設(shè)閱讀器可識(shí)別范圍內(nèi)標(biāo)簽數(shù)目為N，在使用改進(jìn)算法的過(guò)程中，出現(xiàn)一個(gè)碰撞位的情況依實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合而定，最壞情況下，是沒(méi)有一次出現(xiàn)單個(gè)碰撞位的情況，此時(shí)查詢次數(shù)與后退式二進(jìn)制防碰撞查詢算法一樣為2N-1，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)單碰撞位的次數(shù)為x，查詢次數(shù)就縮減2x，即總查詢次數(shù)Q為：

Q=2N-1-2x.

(6)

設(shè)標(biāo)簽序列號(hào)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，對(duì)N個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行查詢的過(guò)程中出現(xiàn)單碰撞位的概率為：

(7)

則對(duì)N個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行查詢時(shí)可能出現(xiàn)單個(gè)碰撞位的平均數(shù)量為：

(8)

用X替換式(6)中的x可得：

(9)

改進(jìn)算法的數(shù)據(jù)傳輸量從宏觀上看是兩個(gè)部分：來(lái)自閱讀器的前綴查詢命令和來(lái)自標(biāo)簽的匹配返回序列數(shù)據(jù).閱讀器和標(biāo)簽發(fā)送的都不是完整的序列號(hào)，組合起來(lái)才是一個(gè)完整的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的序列號(hào)，因此從理論上講，改進(jìn)算法的系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量會(huì)比后退式二進(jìn)制算法減少一半.

當(dāng)待識(shí)別的標(biāo)簽數(shù)量N>2時(shí)，由于閱讀器第一次發(fā)送的請(qǐng)求指令為null，標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)是L個(gè)比特位，在隨后的查詢式識(shí)別通信中，閱讀器發(fā)出的屏蔽指令若為m個(gè)比特位.經(jīng)過(guò)屏蔽后的標(biāo)簽序列號(hào)的位數(shù)變?yōu)長(zhǎng)-m，總之，每次通信標(biāo)簽響應(yīng)信息和閱讀器命令信息長(zhǎng)度之和等于L，于是得出改進(jìn)算法識(shí)別所有標(biāo)簽需要的數(shù)據(jù)傳輸量為：

P=LQS=L(2N-2x-1).

(10)

用X替換式(10)中的x可得：

(11)

3仿真結(jié)果與分析

3.1算法識(shí)別過(guò)程實(shí)驗(yàn)分析與比較

假定閱讀器識(shí)讀范圍內(nèi)有4個(gè)電子標(biāo)簽，標(biāo)簽A：0110101；標(biāo)簽B：0010011；標(biāo)簽C：0011010；標(biāo)簽D：0110111；閱讀器首先發(fā)送請(qǐng)求命令給在其作用范圍內(nèi)的標(biāo)簽，此時(shí)4個(gè)標(biāo)簽都響應(yīng)閱讀器.由于有多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)回復(fù)閱讀器，返回的數(shù)據(jù)存在碰撞情況，這時(shí)閱讀器端的二進(jìn)制防碰撞搜索算法開(kāi)始執(zhí)行，直至4個(gè)標(biāo)簽全部都被識(shí)別出來(lái).基本二進(jìn)制查詢算法的具體識(shí)別過(guò)程如表1所示，表1列出了每輪查詢閱讀器發(fā)送的命令參數(shù)，以及對(duì)它做出響應(yīng)的標(biāo)簽和在此次查詢中成功識(shí)別的標(biāo)簽.

表1　基本二進(jìn)制查詢算法的識(shí)別過(guò)程

動(dòng)態(tài)識(shí)別算法識(shí)別過(guò)程如表2所示，特點(diǎn)是閱讀器只發(fā)送前綴命令，具備特定前綴的標(biāo)簽只返回自身序列號(hào)除去前綴后的那一部分?jǐn)?shù)據(jù).

表2　動(dòng)態(tài)二進(jìn)制識(shí)別算法的識(shí)別過(guò)程

后退式二進(jìn)制防碰撞算法是基于基本二進(jìn)制算法，吸收了返回退避思想進(jìn)行改進(jìn)的.閱讀器成功識(shí)別一個(gè)標(biāo)簽后，算法就返回上級(jí)(父節(jié)點(diǎn))，轉(zhuǎn)向另外一個(gè)分支查詢，而不是返回整棵二叉樹(shù)的根節(jié)點(diǎn).具體識(shí)別過(guò)程見(jiàn)表3.

表3　后退式二進(jìn)制識(shí)別算法的識(shí)別過(guò)程

改進(jìn)算法的識(shí)別過(guò)程如表4所示.

表4　改進(jìn)算法的識(shí)別過(guò)程

從4種算法的識(shí)別過(guò)程看出，對(duì)4個(gè)序列長(zhǎng)度為7的標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別時(shí)，改進(jìn)算法較3種經(jīng)典算法擁有最小的查詢次數(shù)和最低的數(shù)據(jù)傳輸量.

3.2查詢次數(shù)與數(shù)據(jù)傳輸量比較

為了驗(yàn)證改進(jìn)算法在對(duì)任意數(shù)量的標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別時(shí)的性能，以序列長(zhǎng)度為7的標(biāo)簽為例，對(duì)4種算法進(jìn)行了Matlab仿真.因?yàn)殚L(zhǎng)度為7，所以可以組成的不同標(biāo)簽的數(shù)目最多為128個(gè)，所以N可以取1～128，仿真結(jié)果如圖1、圖2所示.

從圖1可以看出，基本二進(jìn)制算法和動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法在查詢次數(shù)方面性能相同，它們的曲線基本重合.改進(jìn)算法的查詢次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基本二進(jìn)制算法和動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法，也低于后退式二進(jìn)制算法.

圖1　4種算法的查詢次數(shù)比較Fig.1　Search frequencies comparation of four algorithms

圖2　4種算法的數(shù)據(jù)傳輸量比較Fig.2　Data transmission quantity comparation of four algorithms

從圖2可以看出，在數(shù)據(jù)傳輸量方面改進(jìn)算法比每一種經(jīng)典算法都小了一半以上.

在標(biāo)簽總數(shù)相同的情況下，改進(jìn)后的算法較3種經(jīng)典算法效果都要好，而且隨著RFID系統(tǒng)中待識(shí)別標(biāo)簽數(shù)目的增加，在傳輸數(shù)據(jù)量方面，改進(jìn)算法的優(yōu)勢(shì)更加明顯.

4FPGA實(shí)現(xiàn)

4.1FPGA實(shí)現(xiàn)總體設(shè)計(jì)方案

目前在RFID多標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)的防碰撞算法的實(shí)現(xiàn)中，大多數(shù)使用軟件實(shí)現(xiàn)的方式，但當(dāng)對(duì)系統(tǒng)有較高處理速度要求時(shí)，采用硬件實(shí)現(xiàn)可以更好地滿足要求.利用FPGA對(duì)算法進(jìn)行功能仿真在一定程度上能提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性[5,6].圖3是FPGA實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)防碰撞策略的總體規(guī)劃.

為了實(shí)現(xiàn)算法的功能仿真，系統(tǒng)由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成：模擬標(biāo)簽編碼模塊、Manchester解碼及定位碰撞模塊、LIFO棧模塊、狀態(tài)機(jī)控制模塊.

圖3　防碰撞識(shí)別算法總體框圖Fig.3　Block diagram of the anti-collision recognition algorithm

4.2系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)及防碰撞算法的仿真實(shí)現(xiàn)

4.2.1閱讀器控制狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)

狀態(tài)機(jī)控制模塊是算法的核心，類似于系統(tǒng)CPU的作用.它向標(biāo)簽(Manchester編碼模塊)發(fā)送查詢指令，接收來(lái)自多標(biāo)簽(Manchester解碼模塊)的返回?cái)?shù)據(jù)；根據(jù)數(shù)據(jù)碰撞情況來(lái)選擇下一步命令；同時(shí)控制對(duì)LIFO模塊的存取指令操作，保證各子模塊準(zhǔn)確、有序地工作.

VerilogHDL狀態(tài)機(jī)有兩種：Mealy狀態(tài)機(jī)和Moore狀態(tài)機(jī).在本系統(tǒng)的狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)中，指令狀態(tài)由當(dāng)前狀態(tài)和LIFO棧頂元素決定，所以采用Moore型狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)主控模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，如圖 4所示.該模塊總共使用8種狀態(tài)，含義如下：

空閑：系統(tǒng)復(fù)位操作下默認(rèn)的初始化狀態(tài)；

查詢：對(duì)可識(shí)別范圍的標(biāo)簽首次廣播查詢命令，轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)；

等待：等待響應(yīng)狀態(tài)，若接收到解碼模塊的ready信號(hào)，轉(zhuǎn)至接收狀態(tài)；若系統(tǒng)等待超時(shí)，轉(zhuǎn)回查詢狀態(tài)，重新廣播查詢命令；

接收：收到解碼器翻譯后的數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)系列有無(wú)碰撞位，若無(wú)或只有一位，則轉(zhuǎn)入識(shí)別狀態(tài)；若有多位碰撞，則轉(zhuǎn)至入棧狀態(tài)；

入棧：依據(jù)碰撞位信息分析后，將下一步右子樹(shù)查詢指令存入堆棧，同時(shí)將命令更新成左子樹(shù)查詢，繼而跳回查詢狀態(tài)；

選擇：對(duì)于確定序列號(hào)的標(biāo)簽，閱讀器直接識(shí)別，對(duì)于解碼得到的單碰撞位的序列閱讀器通過(guò)分析間接識(shí)別，不再發(fā)送查詢識(shí)別指令.之后轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)；

休眠：閱讀器發(fā)送休眠命令給選擇狀態(tài)識(shí)別或分析出來(lái)的標(biāo)簽，休眠指令作用后的標(biāo)簽便不再響應(yīng)之后的查詢指令.接著檢查L(zhǎng)IFO是否為空，若為空，跳至空閑狀態(tài)；若非空，轉(zhuǎn)至出棧狀態(tài)；

出棧：取出上一次存入LIFO的標(biāo)簽查詢命令，轉(zhuǎn)到查詢狀態(tài).

圖4　狀態(tài)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Fig.4　State transition diagrams of the state machine

4.2.2防碰撞識(shí)別算法的仿真實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過(guò)對(duì)算法的各個(gè)功能模塊分別進(jìn)行功能仿真，驗(yàn)證了各模塊的正確性，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各子模塊級(jí)聯(lián)后，對(duì)算法進(jìn)行綜合仿真測(cè)試.

測(cè)試模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示如下：

clk：系統(tǒng)時(shí)鐘；

rst：系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)；

SN_Rd：閱讀器查詢命令使能信號(hào)；

SNi：RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽i的SN碼輸入端(i=1,2,…,6)；

SN_OUT：成功識(shí)別的標(biāo)簽SN碼輸出端.

測(cè)試中設(shè)定閱讀器識(shí)別區(qū)域內(nèi)共有6個(gè)RFID標(biāo)簽，代表標(biāo)簽的SN碼為8位二進(jìn)制碼.這些標(biāo)簽的序列號(hào)分別設(shè)定為：SN1=10100011，SN2=10011011，SN3=00010001，SN4=10100101，SN5=10010011，SN6=00010101.

圖5為改進(jìn)型二進(jìn)制防碰撞識(shí)別算法的仿真結(jié)果，圖中的SN_Rd信號(hào)上升沿有效，表示閱讀器識(shí)別標(biāo)簽過(guò)程中的查詢指令使能標(biāo)志，該信號(hào)共有8個(gè)脈沖電平跳變，表示完成6個(gè)標(biāo)簽的識(shí)別共執(zhí)行了8次查詢命令.SN_OUT表示成功識(shí)別的標(biāo)簽的SN碼輸出端，因此圖中SN_OUT的輸出可以驗(yàn)證該算法的正確性.

圖5　多標(biāo)簽的防碰撞算法的仿真結(jié)果Fig.5　Simulation results of the multiple tags anti-collision algorithm

5結(jié)論

本文在對(duì)RFID系統(tǒng)確定性多標(biāo)簽防碰撞算法進(jìn)行比較研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合二進(jìn)制動(dòng)態(tài)識(shí)別算法和后退式二進(jìn)制算法的優(yōu)點(diǎn)，加入單碰撞位智能識(shí)別方法，得出改進(jìn)式前綴查詢算法的基本思路.實(shí)驗(yàn)結(jié)果和FPGA仿真均證明該算法具有較強(qiáng)的可操作性，與單一式動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法和后退式二進(jìn)制算法相比，識(shí)別效率有所提高.

參考文獻(xiàn)

[1]吳躍前，辜大光，范振粵.RFID系統(tǒng)防碰撞算法比較分析及其改進(jìn)算法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2009,45(3): 210-213.

[2]劉金艷，馮全源. 無(wú)線射頻識(shí)別多標(biāo)簽防碰撞算法綜述[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2014,20(2): 440-451.

[3]孫科學(xué)，張瑛，周明秀. 跳躍式二進(jìn)制防碰撞算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展, 2013, 23(4): 59-62.

[4]IannelloF,SimeoneO,PopovskiP,etal.Energygroup-baseddynamicframedALOHAforwirelessnetworkswithenergyharvesting[J].InformationSciencesandSystems(CISS), 2012, 1(6):21-23.

[5]李鵬，高遠(yuǎn)，黃志敏，等.RFID系統(tǒng)中基于ISO18000-6的信號(hào)編解碼設(shè)計(jì)[J]. 測(cè)繪信息與工程，2008, 33(5): 29-30.

[6]張捍東，張淳. 基于FPGA的RFID閱讀器設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表, 2009, 30(5): 60-62.

ImprovedBinaryAnti-CollisionRecognitionAlgorithmandItsFPGASimulationImplementation

Wang Hong，Tian Shasha，Wang Fangfang

(CollegeofComputerScience,South-CentralUniversityforNationalities,Wuhan430074,China)

AbstractMultipletagsanti-collisionproblemofRFIDsystemwasstudied.Onthebasisofthethreeclassicanti-collisionalgorithms,animprovedbinaryanti-collisionrecognitionalgorithmwaspresented.Inordertoreducetheamountofdatatransmission,theimprovedalgorithmusesthecombinationmethodofthereaderprefixqueriesandthetagsuffixresponse.Inordertoreducethenumberofquery,queryalgorithmadoptsdifferentapproachforthedifferentnumberofcollisions.MatlabsimulationandSpartan6implementationwereusedtothefouralgorithms,andtheexperimentalresultsshowedthattheimprovedalgorithmhashigherrecognitionefficiencyandloweramountofdatatransmissionthanthethreeclassicalgorithms.

KeywordsRFID;anti-collisionrecognition;query;datatransmission

收稿日期2016-03-03

作者簡(jiǎn)介汪紅(1968-)，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，嵌入式系統(tǒng)，E-mail:wanghong_2010@foxmail.com

基金項(xiàng)目湖北省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(2015CFC876)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(青年)項(xiàng)目(CZQ14010)；中南民族大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目(JYX13047)

中圖分類號(hào)TP309.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1672-4321(2016)02-0122-06