首页 理论教育 RFID读写程序设计|物联网终端技术研究

RFID读写程序设计|物联网终端技术研究

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:读写器程序设计的关键在于防碰撞的处理。②读写器对比标签响应的序列号的相同位数上的数,如果出现不一致的现象,则可判断出有碰撞。确定有碰撞后,把有不一致位的数最高位置0再输出查询前缀Q,依次排除序列号大于Q的标签。③识别出序列号最小的标签后,对其进行数据操作,之后使其进入“无声”状态,则对读写器发送的查询命令不进行响应。④重复步骤,选出序列号倒数第二的标签。

RFID读写程序设计|物联网终端技术研究

读写器程序设计的关键在于防碰撞的处理。早期使用的多数射频系统中,一次只能读写一张标签,标签与标签之间要保持一定的距离,确保一次只能有一个标签在读写区域内。读写距离长则标签之间的距离也更大,应用起来极为不便。对于现在的RFID系统,防碰撞功能是十分重要的。所谓碰撞,即冲突,是指多个射频标签进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别区域的所有标签,大大提高系统效率。防碰撞有硬件方式和软件方式,考虑成本条件,一般采用软件防碰撞方式。

1.防碰撞策略

碰撞问题的解决依靠读写器发射出去的数据来控制电子标签的响应并分析来自电子标签的响应,通过反复咨询,调整控制,最终使某一时刻只有一个电子标签响应读写器,并且每一个电子标签都有响应的机会。解决防碰撞问题的方法有空分多路(SDMA)法、频分多路(FDMA)法和时分多路(TDMA)法。

(1)空分多路法是在分离的空间范围内进行多个目标识别的技术。方法是将读写器和天线的作用距离按空间区域进行划分,把多个读写器和天线放置在这个阵列中,当标签进入不同的读写器范围时,即可从空间上将电子标签区别开来;或者,在读写器上配置一个电子控制定向天线,该天线的方向直接对准某个电子标签,不同的电子标签根据其在读写器作用范围内的角度位置区分开来。

(2)频分多路法是把若干使用不同载波频率的传输通路同时供通信用户使用的技术。在RFID系统中,可以使用具有自由调整的非发送频率谐振的电子标签。电子标签的能量供应以及控制信号的传输使用读写器的最佳适用频率,电子标签到读写器的数据传输可以使用若干个供选用的应答频率。

(3)时分多路法是将可供使用的信道容量按时间分配给多个标签的技术。由读写器控制,在同一时间内,只能建立一个通信关系,所以如果要选择另外一个标签,应该解除与原先标签的通信关系。在RFID系统中TDMA是被广泛采用的方法。具体分为标签控制(驱动法)和读写器控制(询问驱动法)。大多数RFID系统采用由读写器作为主控制器的控制方法,即在所有标签中,在某个时间内只建立唯一的读写器和标签的通信关系,可很好地解决标签碰撞问题。

2.防碰撞算法

(1)ALOHA算法

ALOHA算法是一种随机接入方法,基本思想是采取标签先发言的方式,当标签进入读写器的识别区域内就自动向读写器发送其自身的ID号,在标签发送数据的过程中,若有其他标签也在发送数据,那么发生信号重叠导致完全冲突或部分冲突,读写器检测判断接收到的信号有无冲突,如果发生冲突,读写器就发送命令让标签停止发送,随机等待一段时间后再重新发送以减少冲突。ALOHA算法可分为纯ALOHA算法、时隙ALOHA算法、帧时隙ALOHA算法、动态帧时隙ALOHA算法等。

(2)二进制树算法(www.xing528.com)

二进制树防冲突算法的基本思想是将处于冲突的标签分成左右两个子集0和1,先查询子集0,若没有冲突,正确识别标签,若仍有冲突则再分裂,把子集。分成00和01两个子集,依此类推,直到识别出子集0中的所有标签,再按此步骤查询子集1。

二进制搜索树算法的实现步骤如下:

①读写器广播发送最大序列号查询前缀Q让其作用范围内的标签响应,同一时刻传输它们的序列号至读写器。

②读写器对比标签响应的序列号的相同位数上的数,如果出现不一致的现象(即有的序列号该位为0,而有的序列号该位为1),则可判断出有碰撞。确定有碰撞后,把有不一致位的数最高位置0再输出查询前缀Q,依次排除序列号大于Q的标签。

③识别出序列号最小的标签后,对其进行数据操作,之后使其进入“无声”状态,则对读写器发送的查询命令不进行响应。

④重复步骤,选出序列号倒数第二的标签。

⑤多次循环完后完成所有标签的识别。

为减少标签发送数据所需的时间和所消耗的功率,有人提出了改进的二进制树搜索算法,其改进思路是把数据分成两部分,读写器和标签双方各自传送其中一部分数据,可把传输的数据量减小一半,达到缩短传送时间的目的。根据二进制搜索算法的思路进行改良,当标签ID与查询前缀相符时,标签只发送其余的比特位,可以削减每次传送的位数,也可缩短传送的时间,进而缩短防碰撞执行时间。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈