基于前綴輔助的rfid電子標簽個數估算的增強方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，包括：S1、為每個RFID電子標簽的響應數據包設置前綴數據段；S2、閱讀器發送查詢指令以開啟閱讀模式，處于工作區域中的多個RFID電子標簽基于所述查詢指令對其計數器進行賦值；S3、所述多個RFID電子標簽基于所述賦值發送所述響應數據包并激活所述前綴數據段；S4、同步多個激活的所述前綴數據段以估算單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。實施本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，在前綴數據段的幫助下，可以更加精確地估算一個時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數，進而更加準確地估計出標簽基數，最大化系統效率。
【專利說明】基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及RFID領域，更具體地說，涉及一種基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法。

【背景技術】
[0002]到目前為止，當前最受歡迎的RFID系統是EPC global標準當中定義的。該標準為基于FSA的系統提供了一種高效且靈活的方案。該標準的操作流程歸結如下。
[0003]閱讀器通過發送查詢指令Query開啟閱讀模式，其中時隙計數參數Q包含在查詢指令內的，標簽接收到查詢Query指令后，處于工作區域的標簽隨機在[0，2Q_1]中選擇一個整數值并裝入計數器中。選擇了數值O的標簽立即發送一個RN16數據包作為響應，該RN16數據包含有臨時的ID，如果有多個標簽或沒有標簽響應，閱讀器則廣播一個QueryRep命令，開始下一時隙的閱讀。每一次，未識別的標簽接收到QueryR印命令后，標簽將自身計算器值減1，當值減到O后，則返回RN16至閱讀器端。
[0004]正確接收標簽發送的RN16后，閱讀器進行確認并進一步向標簽請求PC、EPC及crc-160當標簽有數據在讀/寫或密碼改動，閱讀器可以中止閱讀。標簽被識別后，將被置于休眠狀態。
[0005]當需要調整巾貞長時，閱讀器廣播Query Adjust命令來實現,該命令包含下一巾貞長的新的參數Q值。接收到該命令后，未被識別標簽將重新獲取計數器值，并開始新的一輪識別。
[0006]圖1示出了 EPC global中的鏈接定時操作。相比其它基于FSA的標準而言，EPCglobal有以下優點。(I)通過替代冗長數據包而選擇發送短RN16數據包，信道可以留給后續的長信息交換。從而減少了信道因碰撞而造成的系統資源浪費。(2)幀長可以隨時調整，從而MAC(多媒體接入控制)更加靈活。估計器的準確性跟可獲得的信息是直接相關的。然而，在傳統的FSA算法中，只能依賴成功時隙、空白時隙或碰撞時隙來實現估計，然而，倘若有多個標簽在同一時隙發生碰撞，無法知道有多少個標簽在此處發生了碰撞(只能知道至少有兩個標簽)。這意味著會導致標簽個數估計的不準確性。因此，需要一種可以從碰撞的波形中獲取更多信息，從而更加精確地估計出標簽個數的RFID電子標簽個數估算的增強方法。


【發明內容】

[0007]本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的無法知道有多少個標簽發生了碰撞，導致標簽個數估計不準確的缺陷，提供一種基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其可以從碰撞的波形中獲取更多信息，從而更加精確地估計出標簽個數。
[0008]本發明解決其技術問題采用的技術方案是，構造一種基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，包括:
[0009]S1、為每個RFID電子標簽的響應數據包設置前綴數據段；
[0010]S2、閱讀器發送查詢指令以開啟閱讀模式，處于工作區域中的多個RFID電子標簽基于所述查詢指令對其計數器進行賦值；
[0011]S3、所述多個RFID電子標簽基于所述賦值發送所述響應數據包并激活所述前綴數據段；
[0012]S4、同步多個激活的所述前綴數據段以估算單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。
[0013]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，在所述步驟SI中，將所述前綴數據段中每一比特位的缺省值設置為O。
[0014]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，在所述步驟S3中，當RFID電子標簽發送所述響應數據包時，在發送的所述響應數據包中的所述前綴數據段中隨機選擇I比特并置位為I以生成激活比特位。
[0015]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，所述步驟S4包括:
[0016]S41、同步多個激活的所述前綴數據段；
[0017]S42、計算交疊的所述前綴數據段中激活比特位的個數，從而估算在單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。
[0018]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，所述步驟S4進一步包括:
[0019]S43、計算一幀中發生碰撞的RFID電子標簽的碰撞預期值，
[0020]S44、基于成功時隙的個數和所述碰撞預期值估算標簽基數。
[0021]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，所述步驟S4進一步包括:
[0022]S45、基于搜索算法定位估算的所述標簽基數中的最小值，從而獲得最佳標簽基數估計。
[0023]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，所述步驟S4進一步包括:
[0024]S46、基于最大系統效率和所述最佳標簽基數估計設置優化幀長。
[0025]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，采用線性插值法獲得最大系統效率條件下，所述幀長和所述最佳標簽基數估計的線性函數關系為L = 2.2838 XN-0.1484，其中L表示幀長，N表示所述最佳標簽基數。
[0026]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，所述搜索算法包括Dichotomous搜索。
[0027]在本發明所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法中，所述前綴數據段基于單極編碼進行傳輸。
[0028]實施本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，在前綴數據段的幫助下，可以更加精確地估算一個時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數，進而更加準確地估計出標簽基數，最大化系統效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0030]圖1示出了 EPC global中的鏈接定時操作；
[0031]圖2是本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法的第一實施例的流程圖；
[0032]圖3示出了同步以及交疊前綴數據段的按位或運算；
[0033]圖4是本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法的第二實施例的流程圖；
[0034]圖5示出了不同標簽基數、幀長和前綴數據段長度時不同輸出探測標簽數量與誤差之間的關系；
[0035]圖6示出了不同標簽基數、幀長和前綴數據段長度時不同輸出探測標簽數量與誤差之間的關系；
[0036]圖7不出了巾貞長和標簽個數的關系不意圖；
[0037]圖8示出了幀長=64時，vogt法與本發明的方法的精度對比；
[0038]圖9示出了幀長=128時，vogt法與本發明的方法的精度對比；
[0039]圖10示出了 Q+算法流程圖；
[0040]圖11示出了三種方法的全部標簽的總時延仿真；
[0041]圖12示出了三種方法的單個標簽下平均時延的仿真；
[0042]圖13示出了三種方法的浪費在空白時隙與碰撞時隙中的控制開銷；
[0043]圖14不出了三種方法的信道利用率；
[0044]圖15示出了三種方法的幀長和標簽基數的比值。

【具體實施方式】
[0045]圖2是本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法的第一實施例的流程圖。如圖2所示，在步驟SI中，為每個RFID電子標簽的響應數據包設置前綴數據段。在本發明中，該響應數據包可以是RN16數據包。RN16數據包前附加一短的前輟數據段，該前輟數據段中每一比特位的缺省值設置為O。在步驟S2中，閱讀器發送查詢指令以開啟閱讀模式；處于工作區域中的多個RFID電子標簽基于所述查詢指令對其計數器進行賦值。在本發明中，閱讀器通過發送查詢指令Query開啟閱讀模式，其中時隙計數參數Q包含在查詢指令內的，RFID電子標簽接收到查詢Query指令后，處于工作區域的RFID電子標簽隨機在[0，2q-1]中選擇一個整數值并裝入計數器中。在步驟S3中，所述多個RFID電子標簽基于所述賦值發送所述響應數據包并激活所述前綴數據段。在本發明中，選擇了數值O的RFID電子標簽立即發送一個RN16數據包作為響應數據包。當RFID電子標簽發送所述響應數據包時，在發送的所述響應數據包中的所述前綴數據段中隨機選擇I比特并置位為I以生成激活比特位。在步驟S4中，同步多個激活的所述前綴數據段以估算單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。這樣閱讀器就可以更加精確的估算出單個時隙中發生碰撞的標簽個數了。例如，在本發明中，首先可以同步步多個激活的所述前綴數據段，隨后按位或運算交疊的所述前綴數據段中激活比特位的個數從而估算在單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。圖3示出了同步以及交疊前綴數據段的按位或運算。從圖3中可以判定在該時隙中至少有三個標簽。
[0046]EPCglobal的空中接口技術標準很好的促進了本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法的實現。首先，RFID系統的低數據傳輸率使得前輟數據段同步容易實現。在本發明的優選實施例中，前輟數據段的傳輸是基于單極編碼的，因此在每個碰撞時隙，只要檢測載波的存在性，就可以很方便的統計出單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。
[0047]實施本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，在前綴數據段的幫助下，可以更加精確地估算一個時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。
[0048]圖4是本發明的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法的第二實施例的流程圖。如圖3所示，在步驟SI中，為每個RFID電子標簽的響應數據包設置前綴數據段。在本發明中，該響應數據包可以是RN16數據包。RN16數據包前附加一短的前輟數據段，該前輟數據段中每一比特位的缺省值設置為O。在步驟S2中，閱讀器發送查詢指令以開啟閱讀模式；處于工作區域中的多個RFID電子標簽基于所述查詢指令對其計數器進行賦值。在本發明中，閱讀器通過發送查詢指令Query開啟閱讀模式，其中時隙計數參數Q包含在查詢指令內的，RFID電子標簽接收到查詢Query指令后，處于工作區域的RFID電子標簽隨機在[0，2q-1]中選擇一個整數值并裝入計數器中。在步驟S3中，所述多個RFID電子標簽基于所述賦值發送所述響應數據包并激活所述前綴數據段。在本發明中，選擇了數值O的RFID電子標簽立即發送一個RN16數據包作為響應數據包。當RFID電子標簽發送所述響應數據包時，在發送的所述響應數據包中的所述前綴數據段中隨機選擇I比特并置位為I以生成激活比特位。在步驟S4中，同步多個激活的所述前綴數據段。在步驟S5中，隨后按位或運算交疊的所述前綴數據段中激活比特位的個數從而估算在單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。在步驟S6中，計算一幀中發生碰撞的RFID電子標簽的碰撞預期值。
[0049]下面對該碰撞預期值的計算詳細介紹如下。其中下文所用到的符號含義可以參見表I。
[0050]表1.符號
[0051]

【權利要求】
1.一種基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，包括: 51、為每個RFID電子標簽的響應數據包設置前綴數據段； 52、閱讀器發送查詢指令以開啟閱讀模式，處于工作區域中的多個RFID電子標簽基于所述查詢指令對其計數器進行賦值； 53、所述多個RFID電子標簽基于所述賦值發送所述響應數據包并激活所述前綴數據段； 54、同步多個激活的所述前綴數據段以估算單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。
2.根據權利要求1所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，在所述步驟SI中，將所述前綴數據段中每一比特位的缺省值設置為O。
3.根據權利要求2所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，在所述步驟S3中，當RFID電子標簽發送所述響應數據包時，在發送的所述響應數據包中的所述前綴數據段中隨機選擇I比特并置位為I以生成激活比特位。
4.根據權利要求3所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，所述步驟S4包括: 541、同步多個激活的所述前綴數據段； 542、計算交疊的所述前綴數據段中激活比特位的個數，從而估算在單個碰撞時隙中發生碰撞的RFID電子標簽的個數。
5.根據權利要求4所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，所述步驟S4進一步包括: 543、計算一幀中發生碰撞的RFID電子標簽的碰撞預期值， 544、基于成功時隙的個數和所述碰撞預期值估算標簽基數。
6.根據權利要求5所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，所述步驟S4進一步包括: 545、基于搜索算法定位估算的所述標簽基數中的最小值，從而獲得最佳標簽基數估計。
7.根據權利要求6所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，所述步驟S4進一步包括: 546、基于最大系統效率和所述最佳標簽基數估計設置優化幀長。
8.根據權利要求7所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，采用線性插值法獲得最大系統效率條件下，所述幀長和所述最佳標簽基數估計的線性函數關系為L = 2.2838 XN-0.1484，其中L表示幀長，N表示所述最佳標簽基數。
9.根據權利要求6所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，所述搜索算法包括Dichotomous搜索。
10.根據權利要求1所述的基于前綴輔助的RFID電子標簽個數估算的增強方法，其特征在于，所述前綴數據段基于單極編碼進行傳輸。
【文檔編號】G06K7/00GK104134053SQ201410363397
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】林曉輝, 陳彬, 王暉, 謝寧, 代明軍 申請人:深圳大學