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基于RFID系统的改进Q值防碰撞算法

作者:关贞阳 刘振鹏 李小东 来源:软件应用 2016-10-20 13:55:26

摘要:射频识别系统中UHF阶段的Q值防碰撞算法,利用参数Q值的变化动态地改变识别帧中的时隙数,以获得更高的识别效率。基于此算法,本文提出了一种改进算法。在识别帧开始时,引入一种连续碰撞检测机制,对识别标签数量进行预测,迅速地调整出最佳的Q值。通过仿真实验,系统的效率得到了提高。

关键词:RFID[2016篇]  防碰撞算法[14篇]  

  在RFID系统中,当读写器的天线范围内有多个标签存在时,标签会同时回应读写器,不可避免的发生碰撞问题。因此标签碰撞成为影响系统识别效率和准确率的重要因素,如何解决这一问题成为了研究的热点。

  由于标签结构简单和时分多址技术方便易实现等优点,国际上主要采用了TDMA方法解决此类问题,对于高频阶段,流行的解决方案是Q值标签防碰撞算法。该算法本质上是一种帧时隙(FSA)算法,根据帧内每个时隙的识别情况,通过累加参数c和浮点数Qfp,动态的调整帧长度的大小。但是在调整过程中,会出现Q值决定的时隙数与待识别标签数不相符,系统不能达到最高识别效率的情况,且标签预测需要较高的硬件支持和大量的额外系统开销。为了解决这些问题,本文在连续碰撞研究的基础上,区分讨论空闲与碰撞时隙的不同处理情况,重新确定调整阈值,提出了一种基于连续碰撞检测机制改进的Q值RFID防碰撞算法。

  1 基于连续碰撞检测机制的Q值算法

  为使参数Q取得合适的初始值,在每帧开始前应对待识别的标签数目进行估计,并按照[3]中所提供的时隙数和标签数的关系,在保证系统效率最高的情况下,调整并选择相应的Q值。但实际操作中,标签估计算法需要有强大的硬件支持并会带来巨大的额外损耗,相对于结构较为简单读写器来说,运营成本会大幅度提高。为解决这一问题,本文提供一种更为简单的标签估计方法――连续碰撞检测估计算法。基本思路为:每个识别帧开始时,设前4个时隙被定为估算时隙,并对4个时隙进行监测,获取其通信状态,如果出现连续的4个空闲或者连续的3个碰撞状态,立即对Q值进行加1或者减1操作,降低了标签估计的复杂程度和实现难度。

  2 连续碰撞检测机制的Q值算法程序流程

  通过上述分析以及参考文献,本文给出该算法程序的流程图,如图1。

基于RFID系统的改进Q值防碰撞算法

  3 仿真结果与性能比较

  本文用MatLab软件对算法进行了仿真,并与原标准Q值算法进行了比较。仿真结果如下:图2是通信量和系统效率间关系的实验结果图。图3是系统识别标签的平均时延图。通过实验结果我们可以得出结论:改进的连续碰撞检测Q值算法,在未增加系统复杂程度的情况下,提高了系统的效率和对标签数量急剧增加情况的适应能力。

基于RFID系统的改进Q值防碰撞算法

  4 结束语

  本文详细介绍了基于连续碰撞检测机制的Q值算法,通过空闲时隙和碰撞时隙发生的概率不同,分别确定了连续碰撞检测机制调整Q值的具体时隙数。从而在较小幅度提高成本和功耗的情况下,整体上对标签预测和Q值调整进行了改进。实验仿真证明了该算法可在不增加系统复杂程度的情况下,加快Q值调整速度,提高识别效率,增强系统应对大数量标签的能力。

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