RFID系統(tǒng)防碰撞算法研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類(lèi)號(hào)：TN919.72學(xué)號(hào)：120081001010南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）RFID系統(tǒng)防碰撞算法研究碩士研究生：劉曉崗導(dǎo)師：宋高俊申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：通信與信息系統(tǒng)所在單位：信息工程學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要無(wú)線射頻識(shí)別（RFIDRadioFrequencyIdentification）技術(shù)作為廣泛使用的非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)科技的引領(lǐng)下將獲得巨

2、大發(fā)展前景。對(duì)比其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID技術(shù)以其非接觸性、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、非視覺(jué)范圍讀寫(xiě)等優(yōu)勢(shì)，被大量應(yīng)用在工業(yè)、軍事科技、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生以及日常生活等各領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。但是，由于RFID技術(shù)被大規(guī)模的應(yīng)用，在多目標(biāo)識(shí)別過(guò)程中也產(chǎn)生了一定問(wèn)題：當(dāng)幾個(gè)射頻標(biāo)簽同時(shí)請(qǐng)求識(shí)別時(shí)，閱讀器不能自行排序明確的區(qū)別開(kāi)來(lái)，導(dǎo)致信息沖突，使得閱讀器產(chǎn)生誤判或是失效，嚴(yán)重影響了RFID系統(tǒng)的正常工作。因此，RFID系統(tǒng)中的信息碰撞問(wèn)題是RFI

3、D技術(shù)發(fā)展過(guò)程中急需處理的關(guān)鍵難題。在有效的控制成本和復(fù)雜度情況下，如何減少射頻標(biāo)簽的識(shí)別時(shí)間、提高信道利用率以及提高識(shí)別效率成為RFID系統(tǒng)防碰撞算法的研究核心。本文首先論述RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理，接著重點(diǎn)闡述RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽防碰撞問(wèn)題的解決思路：基于ALOHA類(lèi)的概率性算法與基于二進(jìn)制樹(shù)的確定性算法。基于ALOHA類(lèi)算法包括純ALOHA算法、時(shí)隙ALOHA算法、幀時(shí)隙ALOHA算法以及動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法，從純ALOHA算

4、法經(jīng)過(guò)一步步改進(jìn)優(yōu)化，得到最后的動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法，針對(duì)動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法需要準(zhǔn)確估算標(biāo)簽數(shù)量的特點(diǎn)，最后詳細(xì)介紹了幾種常見(jiàn)的標(biāo)簽估計(jì)法。二進(jìn)制樹(shù)防碰撞算法涵蓋了二進(jìn)制搜索算法、動(dòng)態(tài)搜索算法、鎖位后退搜索算法以及跳躍式動(dòng)態(tài)二進(jìn)制搜索算法，具體分析了以上四種算法的運(yùn)算過(guò)程以及相關(guān)特性進(jìn)。最后，考慮到二進(jìn)制樹(shù)算法在識(shí)別標(biāo)簽的過(guò)程中，對(duì)標(biāo)簽的搜索次數(shù)較多，識(shí)別時(shí)間較長(zhǎng)，并且數(shù)據(jù)傳輸量也大。于是，提出一種改良方法，該方法是在跳躍式動(dòng)

5、態(tài)二進(jìn)制搜索算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化的。在標(biāo)簽識(shí)別之前，根據(jù)標(biāo)簽自身序列號(hào)的特性進(jìn)行分組，標(biāo)簽的識(shí)別每次只在一組中進(jìn)行，可以減少搜索次數(shù)。除此之外，閱讀器發(fā)送信息指令只與最高碰撞位有關(guān)，在搜索中可以減少冗余信息，從而減少數(shù)據(jù)傳遞量。為了驗(yàn)證改進(jìn)算法的可行性，將改進(jìn)算法的相關(guān)性能與原有算法的性能對(duì)比，同時(shí)使用MATLAB進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。仿真結(jié)果顯示，改進(jìn)的算法能有效縮減標(biāo)簽的搜索次數(shù)，在減少數(shù)據(jù)傳輸量方面也有很大改善。隨著標(biāo)簽數(shù)量的遞增，更能顯