rfid系统多标签识别防碰撞算法研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题来源本课题来源于2006年山东省自然科学基金项目：基于RFID技术的数据采集与管理系统的模式研究与实现。1.2课题的背景射频识别(RadioFrequencyIdentification，简称RFID)，又称电子标签(E-Tag)，是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。RFID最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辨识”系统。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。RFID典型应用包括：在物流领域用于仓

2、库管理、生产线自动化、日用品销售；在交通运输领域用于集装箱与包裹管理、高速公路收费与停车收费；在农牧渔业用于羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、野生动物跟踪；在医疗行业用于药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪；在制造业用于零部件与库存的可视化管理；RFID还可以应用于图书与文档管理、门禁管理、定位与物体跟踪、环境感知和支票防伪等多种应用领域。目前，RFID已成为IT业界的研究热点，各大软硬件厂商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP等在内的各家企业都对RFID技术及其应用表现出了浓厚的兴趣，相继投入大量研

3、发经费，推出了各自的软件或硬件产品及系统应用解决方案。在应用领域，以Wal-Mart、UPS、Gillette等为代表的大批企业已经开始准备采用RFID技术对业务系统进行改造，以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值服务。在标签领域，条码技术已非常成熟并得到广泛应用，现在几乎所有产品都贴有条码。由于受存储空间限制，条码通常只能标识产品类型。RFID标签与条码相比，具有读取速度快、存储空间大、工作距离远、穿透性强、外形多样、工作环境适应性强和可重复使用等多种优势。读取速度快：可在瞬间完成对成百上千件物品标识信息的读取，提高工作效率；存储空间大：可以实现对单件物品的全过程管

4、理与跟踪，克服条码只能对某类物品进行管理的局限；工作距离远：可以实现对物品的远距离管理；穿透能力强：可以实现透过纸张、木材、塑料和金属等包装材料获取物品信息；标签根据应用场合的不同可以做-1-第一章绪论成条状、卡状、环状和钮扣状等多种形状。不过，与条码几分钱甚至几厘钱的成本相比，RFID标签的成本目前还较高，限制和影响了RFID技术的应用推广，相信随着生产的批量化，标签成本会逐渐大幅降低，这将推动RFID的规模应用的快速发展，反过来规模应用又将有助于标签成本的进一步下降，形成成本控制与规模应用的良性互动。1.3国内外研究现状和分析1.3.1射频应用系统的基本组成文献[1

5、]介绍了一个典型的射频系统的组成，一般包括阅读器，电子标签以及后台数据处理系统，它们之间的关系如图1-1所示：图1-1射频系统的一般构成Figure1-1TypicalstructureofRFIDsystem(1)电子标签电子标签存储着需要被识别物品的相关信息，通常被放置在需要识别的物品上，它所存储的信息通常可被射频阅读器通过非接触的方式读/写获取。(2)阅读器阅读器是可以利用射频技术读/写电子标签信息的设备。阅读器读出的标签信息可以通过计算机以及网络进行管理和信息传输。(3)后台数据处理模块在射频系统中，后台数据处理模块通常用于对数据进行管理，完成通信传输和将电子标

6、签信息存入/读出数据库功能。阅读器可以通过标准接口与后台数据处理模块进行连接，实现通信和数据传输功能。-2-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1.3.2标签碰撞的定义及系统工作方式射频识别系统工作时，可能会有一个以上的电子标签同时处在阅读器的作用范围内，这样如果有两个或两个以上的电子标签同时发送数据时就会出现通信冲突，数据相互干扰(碰撞)；同样有时也有可能多个电子标签处在多个阅读器的工作范围之中，它们之间的数据通信也会引起数据干扰，不过我们一般很少考虑后面这种情况。为了防止这些冲突的产生，射频系统需要设置一定的相关命令，解决冲突问题，这些命令被称为防碰撞命令或算法(Anti

7、-collision[2]algorithms)。文献[3]介绍了射频识别系统中存在的两种不同的通信形式：第一种是“无线广播”式，即在一个阅读器的阅读范围内存在多个电子标签，阅读器发出的数据流同时被多个电子标签接收。这同接收机同时接收一个发送信息类似，而信息是由一个无线电广播发射机发射的，这种通信方式也被称作“无线电广播”。无线广播方式工作示意如图1-2所示：图1-2阅读器的无线广播工作模式Figure1-2Wirelessbroadcastworkpatternofreader第二种是在阅读器的作用范围有多个电子标签同时传输数据给阅读器