射频识别技术原理、协议及系统设计：第8章 RFID标签识别机制研究

射频识别技术原理、协议及系统设计第五篇

研究进展射频识别技术原理、协议及系统设计第八章

识别机制本章内容8.1基于ALOHA的防冲突算法研究拓展8.2基于二进制树的防冲突算法研究拓展8.3复杂环境下的标签识别问题8.4小结8.1基于ALOHA的防冲突算法研究拓展标签识别性能低原因：标签响应阅读器时信号冲突环境影响防冲突算法解决RFID标签之间的冲突，提高标签识别的效率8.1基于ALOHA的防冲突算法研究拓展基于帧的时隙ALOHA协议时隙状态：空时隙、单时隙、冲突时隙。tag1tag2tag3帧长度f阅读器广播帧长度（f）标签在接收f以后随机在0~(f-1)中选择一个整数作为其时隙序号，并存于寄存器（SN)在下一帧的每个时隙中，阅读器通过时隙开始命令启动一个新时隙，若标签SN为0则立即发送标识符号，否则SN-1.10…f-1SN23若标识符发送成功，则标签休眠，否则等待在下一帧中重新选择时隙发送标识符。8.1基于ALOHA的防冲突算法研究拓展单时隙只有单时隙中响应的标签才能被识别，因此每一轮采用的帧长对总体的识别性能至关重要。帧长远大于标签数目帧长远小于标签数目不合适的帧长增加标签的识别时间，降低识别效率，因此如何优化帧长便成为一个研究热点。8.1.1动态调整帧长f=16；单时隙数目：6；帧的标签识别效率：6/16=37.5帧长信道使用效率标签识别率f=n(阅读器识别范围内未识别的标签数目)f=n时，最大

选定合理的帧长f8.1.1动态调整帧长帧长对信道使用效率的影响给定标签集合（标签数目n为100），变化帧长f对信道使用效率的影响变化标签数目时，动态设定最优帧长（f=n）对信道使用效率的影响8.1.1动态调整帧长实际识别过程中，标签数目是未知且动态变化的。为了保证识别效率，需要动态调整帧长。设置下一帧帧长为当前冲突时隙数目的2.39倍。8.1.2计算最优帧长高效准确地计算最优帧长对提高标签的识别性能至关重要。计算最优帧长基于响应时隙计算最优帧长基于贝叶斯概率模型计算最优帧长

.当取值最小时，对应的n为估算的标签数目。8.1.2计算最优帧长高效准确地计算最优帧长对提高标签的识别性能至关重要。计算最优帧长基于响应时隙计算最优帧长基于贝叶斯概率模型计算最优帧长基于帧的方式以及基于时隙的方式8.1.2计算最优帧长高效准确地计算最优帧长对提高标签的识别性能至关重要。计算最优帧长基于响应时隙计算最优帧长基于贝叶斯概率模型计算最优帧长基于贝叶斯概率模型计算最优帧长8.2基于二进制树的防冲突算法研究拓展利用二叉搜索树，按照递归的方式将冲突的标签集合划分为两个标签子集，划分子集的方法包括随机二进制数算法和查询二进制数算法。基于随机二进制树的防冲突算法可以根据上一轮识别过程中得到的时隙状态来调整下一轮的标签响应方式。基于查询二进制树的防冲突算法是一个无状态协议，标签通过匹配阅读器广播的前缀来响应。因此，如何优化查询过程很重要，智能遍历机制（SmartTrend-Traversal，SST)被提出以用于优化基于查询树结构的标签识别过程。8.2基于二进制树的防冲突算法研究拓展STT机制根据当前已知的标签密度和部署动态发出查询过程，有效地减少因标签冲突造成的开销。在识别过程中，对于不同的响应时隙采取不同的调整机制。当前时隙为冲突时隙SST采用更长的前缀，采用深度优先的先序遍历机制进行遍历。冲突时隙8.2基于二进制树的防冲突算法研究拓展STT机制根据当前已知的标签密度和部署动态发出查询过程，有效地减少因标签冲突造成的开销。在识别过程中，对于不同的响应时隙采取不同的调整机制。当前时隙为空时隙SST向上移动一层，避免回溯太多导致冲突。空时隙8.2基于二进制树的防冲突算法研究拓展STT机制根据当前已知的标签密度和部署动态发出查询过程，有效地减少因标签冲突造成的开销。在识别过程中，对于不同的响应时隙采取不同的调整机制。当前时隙为单时隙SST将预测下一个单时隙也在查询树的同一层。SST按照宽度优先的方式遍历其他节点，访问当前节点的右节点。单时隙直接被识别8.2基于二进制树的防冲突算法研究拓展SST标签识别机制减少空时隙数目减少冲突时隙数目减少延迟减少能量消耗不依赖假设的网络条件SST根据时隙的三种不同状态调整识别过程8.3复杂环境下的标签识别问题阅读器移动时的识别机制移动的阅读器场景下，扫描范围重叠，标签多次扫描。“时空关联”：空间域和时间域连续扫描机制核心方法：收集未知的标签（B）、检测丢失的标签（A）8.3复杂环境下的标签识别问题标签移动时的识别机制标签移动，处于阅读器范围内的标签数目不断发生变化基于跨层优化的思路提出了一套RFID标签读取性能的概率模型基于时隙ALOHA协议设计出优化的标签识别参数8.3复杂环境下的标签识别问题多阅读器场景下的识别机制存在三种典型冲突:标签与标签、标签与阅读器、阅读器与阅读器之间的冲突标签与标签之间的冲突可以通过合理的链路层协议解决8.3复杂环境下的标签识别问题多阅读器场景下的识别机制标签与标签之间的冲突可以通过合理的链路层协议解决使用RASPberry调度机制，解决阅读器的调度问题，避免与阅读器相关的冲突，并找到一个合理的阅读器集合，使用尽可能少的阅读器识别尽可能多的标签。选择的阅读器集合为{A,B,C}，成功识别的标签集合为{Tag1，Tag4，Tag5}选择的阅读器集合为{A,C},成功识别标签集合为{Tag1，Tag2，Tag3，Tag4}8.3复杂环境下的标签识别问题多阅读器场景下的识别机制标签与标签之间的冲突可以通过合理的链路层协议解决使用Season策略来解决标签识别过程中的冲突问题。Season1：识别不产生冲突的标签（基于FSA）；Season2：阅读器协调工作，选择合适阅读器集合；Season3：针对交叉区域的标签冲突，采用“ACKF”的反馈机制，使标签一直处于响应状态直到结束。8.4小结介绍关于标签识别问题的研究进展，并分析了一些典型的帧长调整算法以及改进的二进制树防冲突算法。介绍复杂场景下RFID的标签识别问题，并简要描述了响应的解决方案。随着理论研究的深入和实际系统的发展，RFID的标签识别机制将会越来越成熟，RFID技术也将会渐渐深入到我们生活的方方面面。课件说明本课件供教师、学生、读者免费使用；本课件内容采用Powerpoint格