论文部分内容阅读
无线射频识别技术是利用射频信号和空间耦合传输特性自动识别目标物体的技术。作为本世纪最有发展前途的信息技术之一，该技术已得到全球业界的高度重视。如何在不提高系统成本的前提下，研究快速高效且拥有自主知识产权的防碰撞算法，以满足RFID系统同时识别多个标签的需求，从而将RFID技术大规模的应用于各行各业，是当前RFID技术亟待解决的技术难题。本论文以提高RFID系统标签读取效率为主要目标，基于分组识别的思想，分别对二进制树、查询树、Q参数等算法作了多分支改进方面的研究。论文的主要内容包括：
（1）通过对二进制树算法进行分析，首先得到系统效率的理论计算方法；在标签数目很大的情况对计算公式作了一定简化，并通过模拟仿真证明上述理论分析的正确性。随后对二进制树算法作了多分支处理，分析了改进算法的识别效率，得到了最优分支个数，并在此基础上提出了一种有效的多分支改进（EMBT）算法。理论分析以及仿真结果显示，该算法与传统的二进制树方法相比，性能有很大提高，其系统效率可以达到45％，而传统的二进制树方法只有34.8％左右。
（2）针对射频识别系统中的动态二分支搜索算法，提出了一种改进的动态多分支搜索算法，通过对多分支算法系统效率的分析，给出了最优分支数目的计算方法，并结合标签估计方法，得到了动态最优多分支搜索防碰撞算法。理论分析和实验仿真表明：与动态二分支搜索算法相比，改进算法可将系统识别效率由50％提高至58％左右，具有明显的性能优势。
（3）Q参数方法是一种被广泛使用的基于动态帧时隙ALOHA协议的防碰撞算法，以此为基础，提出了一种改进的Q参数防碰撞算法。该算法首先对每一帧前几个时隙标签回复的情况进行概率分析，得到了一种快速有效的标签估计方法，然后通过对QueryRep命令的修改，将Q参数算法
转换为一种多分支ALOHA防碰撞算法。理论分析和仿真结果显示该算法相比标准的Q参数算法，识别效率提高了7％。
（4）介绍了一种灵活有效的快速标签估计算法，该算法是一种改进的零估计方法，称为快速零估计算法。该方法使用bit-slot方法或采用很短的时隙帧，可以大大减少阅读器与标签之间的通信开销。通过调整概率参数的方式来控制标签回复的概率，从而可以灵活地应用于任意数目范围的标签估计，同时可以做到所需帧长度与标签实际个数无关。通过分析估计过程、评价估计误差，可以看出所述算法可以用很少的估计时间达到给定的估计精度，与现有的其它估计算法相比具有更快的估计速度。
（5）通常的多分枝方法，都是先对标签数目进行估计，再对未识别标签进行分组识别。然而标签估计需要额外的开销，估计误差也会影响多分支判断的准确性，且步骤繁琐往往与现有协议兼容困难。针对这些问题，提出了一种基于二进制树的自适应多分支防碰撞方法，通过在阅读器中模拟标签计数的变化，跟踪当前二进制树上标签的识别情况；记录已识别的标签数目，将其作为树结构中下一待识别节点中的标签估计数目，并据此对其进行分组识别。这种不断调整待识别节点标签数目的自适应方法，实现简单，且可以避免单次估计误差大所造成的识别效率低的问题，大大提高了系统的整体识别效率。同时，该方法还可以有效判定标签是否识别完毕，防止出现漏读标签，或在标签已识别完毕的情况下，阅读器仍作无效的查询动作。由于标签的计数器长度有限，当标签数目比较多时，采用上述方法，可能会造成计数器溢出的情况，为此本章还提出了二次分支法，可以很好地解决这个问题。