射频识别技术反碰撞算法的研究

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1、摘要摘要射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)，是从二十世纪八十年代开始并逐步走向成熟的一种非接触的自动识别技术。作为目前唯一可实现多目标同时识别的RFID技术，多目标的同时识别，既是RFID技术的优势，又是RFID技术的挑战性技术难题。本文着重研究了射频识别技术在应用中的最关键技术：标签碰撞反碰撞算法和阅读器反碰撞算法。标签的碰撞是指阅读器的作用范围内一个以上的标签，同时向阅读器发送数据，导致的信号干扰，使标签无法正确识别，也即是多目标识别问题。阅读器的碰撞是指RFID系统中有多个阅读器，由于RFID系统的特殊性，使得阅读器只能使用单一的频

2、道或者少数几个频道，在阅读器同时工作时在阅读器的重叠读写区域势必导致冲突和干扰，使得阅读器无法正常工作。因此，解决RFID系统中的标签碰撞和阅读器碰撞问题成为研究RFID技术的重中之重。本文对国内外文献的搜索、整理、分析和综合的基础上，研究了标签的反碰撞问题和阅读器反碰撞问题，主要做了如下的工作：1．研究了标签碰撞的概率性解决算法，并在EPCC1G2协议中提出的动态Q值学习算法(DynamicQLearning，DQ)的基础上提出一种加强的DQ(EnhanceDynamicQLearning，EDQ)算法。该改进的算法将DQ算法的参数C分为两个参数，分别为C。和C。，在取得C，和C。的

3、关系式后，结合最小二乘法曲线拟合，提出在未知标签数情况下，最优参数e值的提取方法。通过仿真，EDQ算法和其他算法相比，在效率和通信量上都有改进，特别是在大量标签出现的场合，EDQ算法效率更高，而且降低了系统的信息量，从而提高了读写器的读写速度。2．在分析跳跃式树形算法(JumpingDynamicSearch，JDS)的基础上，结合实际应用中的RFID系统中标签会按厂商产品号有序分布的特点，在研究了EPC电子标签编码的基础上，提出了一种基于厂商号和产品类号分组识别的JDS改进算法——智能JDS算法(IntelligentJumpingDynamicSearch，IJDS)。文章首先对I

4、JDS的基本算法原理作了介绍分析，并总结出了算法的具体执行步骤，广东工业大学硕士学位论文最终，通过仿真试验，从阅读器问询量和系统通信量方面和JDS以及DS算法进行分析比较，在最优的情况下IJDS能节省62．5％的通信量。证明IJDS确实取得了更好的性能。3．在对阅读器网络中的阅读器碰撞问题进行分析的基础上，利用集合的原理提出一种阅读器网络拓扑结构不变的情况下获取阅读器可分配最小工作时隙值的算法。根据得出的最小时隙值，可以采用遗传算法来求得一个阅读器全分配的解。4．利用一种改进的图着色算法解决RFID阅读器碰撞问题，根据染色理论可以将阅读器碰撞的问题模型化为图的染色问题。然而，由于图的全

5、染色问题是一个NP难题，所以，本文只给出了图形化解决公式。阅读器碰撞主要是标签干扰和频率干扰，由于实际的RFID应用系统采用的是ISM频段，阅读器一般用同一种频率和标签进行通信，所以主要还是标签干扰问题。采用自适应图着色算法可以在阅读器网络中动态分配通信时隙，避免多个阅读器在同一时间的通信碰撞。该算法适合于阅读器网络拓扑结构动态变化的情况。本文主要是从算法的角度，针对系统效率、识别过程中使用的时隙数量、阅读器问询量、系统通信量等几个方面，对标签的反碰撞算法和阅读器反碰撞算法进行了有益探索和研究关键词：RFID技术；标签碰撞；阅读器碰撞；反碰撞算法；智能动态跳跃树形；遗传算法；图着色；n

6、ABSTRACTRadioFrequencyIdentification(RFID)isacontactlessautomaticidentificationtechnologydevelopedandrosefromthe1980s．AsRFIDistheonlyonetechnologythatcanidentifiesmultiobjectatonetime，multi-targetidentificationisboththeadvantagesandthechallengeofRFIDtechnology．Wefocusontaganti—collisionandreader

7、anti-collisionalgorithms，whicharekeytechnologiesinRFIDapplication．Whenareaderhasmorethanonetaginitsidentityareaandtagssenddatumtothereaderatthesametime，thesignalofthetagswillinterfereseachotherandthetagswillnotbeabletobeiden