多标签超高频RFID系统防碰撞算法研究

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被认为是21世纪十大重要技术之一的射频识别技术(Radio FrequencyIdentification(RFID))是一种利用射频信号进行通信的自动识别技术。RFID系统的诸多优点如无需接触、抗噪声能力强等优点使其应用于门禁管理、交通调度、产品跟踪等领域。但作为一种新兴技术,RFID还有诸多问题亟待解决,包括多标签传输数据时的碰撞问题、个人用户的信息安全等,其中怎样解决标签的碰撞问题是本文的重点研究内容。所做的工作如下:首先,介绍了RFID技术的发展史、现状和未来。介绍了RFID系统三大组成部分以及各模块间相互通信的工作原理。其次,介绍了超高频RFID防碰撞算法的分类,特别是对无线数据传输中的标签防碰撞算法进行了深入的讨论。由于硬件成本、读写器和标签的使用方式等各方面的限制,空分多址、频分多址、码分多址都不适合应用到RFID系统中来解决多标签的数据碰撞问题。对于协议提供的ALOHA算法和二进制树算法这两类采用时分多址的防碰撞算法进行了详解分析,得出算法各自的优点和缺陷。并阐述了本论文的主要研究内容以及所要解决的问题。再次,基于动态帧时隙ALOHA算法,提出基于贝叶斯准则的五种新型标签数估计模型,该算法比较其他已有的标签数估计算法,新算法有较小的估计误差和较低的计算复杂度,使用新的估计算法和最优帧长能够使ALOHA系统的吞吐量达到理论上的最大值(36.8%)。第四,在大规模数量标签的识别过程中,所需的总时隙数随标签数目的增加呈指数上升趋势,因此需要采用标签分组方法来限制同一时刻响应读写器的标签个数。本文提出的分组方法较已有的分组算法具有更高的时隙利用效率,从而降低了标签的识别时间。另外基于ISO/IEC18000-6C协议又提出新的帧长调整算法,该机制通过对连续的空闲时隙和碰撞时隙个数做出门限判决,能够快速的调整当前帧长,使其匹配于待识别的标签个数,从而大大减少了时隙的浪费。利用Matlab工具仿真本文所设计的各种算法,讨论仿真结果,比较新算法相对于已有算法的性能优越性。
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