射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞算法分析

1、    射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞算法分析    王新智+劉凌云摘 要 隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的更新發(fā)展，自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)同樣也得到了廣泛的提高。作為自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)中的一種，射頻識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)今商品識(shí)別和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域。而作為射頻識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)中的標(biāo)簽防碰撞法的應(yīng)用是其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。所以，針對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞技術(shù)進(jìn)行算法分析對(duì)于其強(qiáng)化利用有著非常重要的意義?！娟P(guān)鍵詞】射頻識(shí)別系統(tǒng) 標(biāo)簽防碰撞 算法分析自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)作為現(xiàn)今高新技術(shù)發(fā)展中的一種，其在現(xiàn)今生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域都受到了廣泛的重視。自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)自身也是一個(gè)比較豐富的體系項(xiàng)

2、目，條形碼識(shí)別系統(tǒng)、光學(xué)字符識(shí)別系統(tǒng)、生物識(shí)別系統(tǒng)、智能卡識(shí)別系統(tǒng)以及射頻識(shí)別系統(tǒng)。但是在這些眾多的識(shí)別系統(tǒng)中，射頻識(shí)別系統(tǒng)因其具有效率高、識(shí)別距離遠(yuǎn)、識(shí)別性能強(qiáng)的特點(diǎn)具有比較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用市場(chǎng)相比其他識(shí)別系統(tǒng)領(lǐng)域是比較大的。射頻識(shí)別系統(tǒng)本身也是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，其在技術(shù)的發(fā)展中是從標(biāo)簽成本應(yīng)用的成本化、標(biāo)準(zhǔn)化、關(guān)鍵技術(shù)和具體系統(tǒng)引用等四個(gè)方面展開的。尤其在其關(guān)鍵技術(shù)中，防碰撞技術(shù)、安全技術(shù)的使用對(duì)于整個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用是否安全、高效具有決定性的意義。1 射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞算法的介紹射頻識(shí)別系統(tǒng)一般都是由閱讀器、標(biāo)簽和中央處理器三個(gè)部分組成。在射頻識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用中，安全高效的傳遞數(shù)

3、據(jù)信息是其主要的工作，同樣這也是此系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信性能的關(guān)鍵技術(shù)。標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和識(shí)別和電子應(yīng)用系統(tǒng)。但是在實(shí)際數(shù)據(jù)識(shí)別傳遞的過(guò)程中受到諸多方面的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)識(shí)別傳遞的質(zhì)量和效率比較低下。一般概括而言，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是憑借多種閱讀器和多種標(biāo)簽存在的外界干擾因素同時(shí)占用，這樣就非常容易在數(shù)據(jù)信息傳遞通道產(chǎn)生碰撞，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息傳遞的質(zhì)量和效率比較低下。具體而言在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，標(biāo)簽的應(yīng)用一般被分為標(biāo)簽芯片、射頻接口和天線。標(biāo)簽碰撞就是多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)傳遞內(nèi)容導(dǎo)致相互之間的應(yīng)答信號(hào)受到彼此的干擾無(wú)法及時(shí)被閱讀器獲取信號(hào)，發(fā)生標(biāo)簽碰撞的現(xiàn)象。所以為了解決這一問(wèn)題，防碰撞算法就產(chǎn)

4、生了，其通過(guò)閱讀器防碰撞法和標(biāo)簽防碰撞法兩種方法有效的解決了數(shù)據(jù)信息傳遞時(shí)的碰撞現(xiàn)象，強(qiáng)化了射頻識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用。就目前的應(yīng)用而言，標(biāo)簽防碰撞算法主要分為aloha和二叉樹相關(guān)算法。2 射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞算法介紹分析2.1 aloha標(biāo)簽防碰撞算法分析此種防碰撞算法的應(yīng)用是基法于概率的算法，是射頻識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞方法中應(yīng)用最為基礎(chǔ)的一種算法，其主要是為了降低數(shù)據(jù)信息傳遞過(guò)程中發(fā)生的概率。2.1.1 純aloha算法分析在具體使用的過(guò)程中，如果在某一段時(shí)間同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)傳遞信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，則會(huì)發(fā)生標(biāo)簽碰撞，那么閱讀器由于無(wú)法及時(shí)收到信息指令就會(huì)向標(biāo)簽發(fā)出信號(hào)，這樣部分標(biāo)簽停滯發(fā)送，

5、等待一段時(shí)間之后再次進(jìn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息輸送，以此降低標(biāo)簽碰撞發(fā)生的概率。但是此種算法的防碰撞性能比較低，所以其一般很少應(yīng)用于實(shí)際生茶生活?？梢酝ㄟ^(guò)以下公式進(jìn)行其性能的演示分析：s：即為在固定的時(shí)間內(nèi)標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息傳遞成功的平均次數(shù)。g：固定時(shí)間段內(nèi)向閱讀器發(fā)送的總體的數(shù)據(jù)信息傳遞的請(qǐng)求由演化得出，純aloha算法的吞吐率公式為：s=ge-2g，而當(dāng)g為0.5時(shí)，其s能夠達(dá)到最大值即為0.184，其最大值明顯的現(xiàn)實(shí)這種算法的識(shí)別率是比較低的。2.1.2 時(shí)隙aloha算法分析這種算法顧名思義就是將時(shí)間分為多個(gè)時(shí)間段，并且這些時(shí)間段之間的分割時(shí)間長(zhǎng)大于標(biāo)簽和閱讀器發(fā)送和讀取數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間，最重要的是標(biāo)簽

6、在時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳遞。根據(jù)純aloha算法得出時(shí)隙aloha算法為：s=ge-g，其中當(dāng)g為1時(shí)，時(shí)隙的s值達(dá)到最大為0.368，此種算法使用的防碰撞概率大大提高，但是此種算法在實(shí)際使用過(guò)程中比較復(fù)雜，所以很少被使用。2.1.3 動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙aloha算法此種算法使用是在fsa算法改進(jìn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其使用的最大優(yōu)勢(shì)就是閱讀器自身能夠動(dòng)態(tài)的調(diào)整即將閱讀的時(shí)隙數(shù)目，并且時(shí)隙數(shù)目的調(diào)整是在幀數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。具體而言，一般其使用首先是在標(biāo)簽向閱讀器輸送數(shù)據(jù)和信息之后，運(yùn)用此種算法就會(huì)在幀內(nèi)選擇任意選擇一個(gè)時(shí)隙與閱讀器進(jìn)行通信，以此進(jìn)行標(biāo)簽的識(shí)別，然后根據(jù)時(shí)隙計(jì)數(shù)器數(shù)值進(jìn)行輸送命令的隨機(jī)調(diào)整，進(jìn)

7、行整個(gè)命令識(shí)別系統(tǒng)的循環(huán)。以上三種aloha標(biāo)簽防碰撞法在實(shí)際應(yīng)用中有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在射頻識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中其有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)于射頻識(shí)別系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。2.2 自適應(yīng)標(biāo)簽防碰撞算法分析這種算法的使用能夠很好的彌補(bǔ)aloha算法使用的缺點(diǎn)，此種算法能夠根據(jù)具體的識(shí)別情況動(dòng)態(tài)的對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行分組和確定，此種算法是一種根據(jù)待處理標(biāo)簽數(shù)目即r值變化的循環(huán)算法，其使用能夠有效的改善了aloha算法在使用過(guò)程中根據(jù)標(biāo)簽的數(shù)目確定楨長(zhǎng)的工作困難。此種算法的具體使用步驟為：（1）閱讀器首先對(duì)在射頻識(shí)別系統(tǒng)中的處于待發(fā)送的標(biāo)簽進(jìn)行初始化。（2）閱讀器根據(jù)標(biāo)簽的初始化參數(shù)選定一組標(biāo)簽。（3）

8、閱讀器通過(guò)其系統(tǒng)內(nèi)存在的固定算法對(duì)選定的標(biāo)簽進(jìn)行再次的識(shí)別，然后將這些標(biāo)簽的識(shí)別狀況依次輸出其固定值。（4）通過(guò)固定的參數(shù)和調(diào)整值根據(jù)r值將處于待發(fā)送狀態(tài)的標(biāo)簽進(jìn)行循環(huán)處理。（此種算法在開始之初處于待發(fā)送處理狀態(tài)標(biāo)簽的數(shù)目即r是大于0的，所以在整個(gè)循環(huán)的算法過(guò)程中按照r值的變化確定算法是否繼續(xù)，最后退出此種算法的時(shí)候要確定r的值為0，則表示所有待處理標(biāo)簽的數(shù)目已經(jīng)全部被成功的發(fā)送。）最終在標(biāo)簽和閱讀器之間會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)信息的成功發(fā)送，則其為成功時(shí)隙，此種算法的識(shí)別性能比較高，其防碰撞的效果比較突出，尤其在其標(biāo)簽數(shù)目從30在100之間變化時(shí)，這種算法傳遞數(shù)據(jù)信息成功的概率為0.4，所以其擁有明顯的優(yōu)

9、越性?？傮w而言這種算法的總體識(shí)別效果相比aloha算法是比較突出的。所以，此種算法在射頻識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中被廣泛的應(yīng)用。3 小結(jié)綜上所述，射頻識(shí)別系統(tǒng)做作為現(xiàn)今經(jīng)常使用的一種自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)，為了保證其數(shù)據(jù)信息高效安全的傳遞，標(biāo)簽防碰撞算法的使用是非常關(guān)鍵的。在實(shí)際應(yīng)用中aloha標(biāo)簽防碰撞算法和自適應(yīng)標(biāo)簽防碰撞算法兩種算法有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，兩者的使用對(duì)于標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的成功傳遞起著重要的輔助作用。參考文獻(xiàn)1路瑞寬.基于射頻識(shí)別的防碰撞算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)d.河北大學(xué)，2015.2丁俊.射頻識(shí)別（rfid）標(biāo)簽防碰撞算法d.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.作者簡(jiǎn)介王新智（1978-），女，內(nèi)蒙古自治區(qū)人，碩士學(xué)位。現(xiàn)為集寧師范學(xué)院高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。主要研究方向?yàn)殡娮有畔⒓夹g(shù)。劉凌云（1982-），女，山東省人，碩士學(xué)歷?，F(xiàn)為集寧師范學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)殡娮有畔⒓夹g(shù)。作者單位集寧師范學(xué)院 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察