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一种改进RFID标签防冲撞算法摘要：无线射频识别（RFID）技术是无线通讯中一项新的应用，主要利用无线电波来传递或获取各类标签中的资料信息，但在实际应用中却存在标签碰撞的问题。本文针对RFID技术中标签碰撞问题进行了详细的分析和研究，提出了一种改进的基于序列号对时隙数运算的排序算法用于解决标签碰撞问题，通过仿真得到了较好的效果，具有一定的推广意义。 关键词：RFID；防冲撞；标签冲突 中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 16-0000-02 1 引言 无线射频识别（RFID）是目前应用较广的非接触式自动识别技术，主要利用射频信号与电磁耦合原理进行信号传输与识别，可以对载有射频标签的物体进行跟踪和识别。RFID技术目前是物流等领域应用较多的技术[1]，它的发展极大地推动了各行各业自动化进程，在不断改进的RFID技术中，未来会呈现体积小、识别范围广、信号传输带宽大等特点，具有良好的发展前景。 RFID技术是一个半自动化的系统，主要包括电子标签和读写器两部分。每个RFID读取器都具备读取RFID标签中存储信息的能力，而RFID则用于存储各种有用的资料。标签用于标注物体，一般是附着在货物或人员上面，然而当RFID读取器所处环境中存在多个标签信息时通常会遇到标签碰撞的情况，这样会导致信息不准确，因此需要读写器具有标签信息仲裁机制，从而规避数据碰撞问题。同时，由于标签的体积要求较小，读写器的功率有一定限制等特点，需要对RFID系统设计要求较高[2]。 2 RFID标签碰撞问题 读写器同时读取到多个标签时，需要利用读写器与标签之间的无线信道进行数据交换，并区分多个标签之间的数据来源与归属，当数据不能按照各个标签的识别标志进行读写时，就会发生标签碰撞现象。防止RFID标签碰撞的技术可以解决标签读写信道的仲裁机制。目前，RFID标签有EPC和ISO两个标准，但对于无源标签都采用了RTF工作方式，因此本文研究的协议基础也是基于RTF[3]。 RFID系统中的碰撞问题主要可分为读取器碰撞和标签碰撞两种类型，下面对上述两种类型的碰撞进行简单介绍。 2.1 标签碰撞 标签碰撞的含义为读取器周围存在多个标签，当多个标签同时向一个阅读器发出信号供其进行识别，便会造成阅读器无法正确判断标签数据归属[4] 。下面以图1为例来说明标签碰撞的情形，由图1可知其共有7个标签，7个标签分别会接收到同一读取器发送的请求信息，此时若所有接收到请求的标签同时回应信息给读取器，便会产生标签碰撞的情况。 2.2 读取器碰撞 读取器碰撞的含义为某一范围内存在多个读取器，当多个阅读器同时对其工作范围内的标签进行识别时，会发送互斥操作，使得标签无法判别应如何返回请求信息。下面以图2为例来说明读取器碰撞的情形，由图2可知其共有7个读取器，他们同时发送信息到相同的标签，此时标签会同时接收到多个读取器所发送的请求信息，然而标签无法判定是哪一个读取器先行传输的请求信息，这样便会造成读取器的碰撞。 不管是读取器碰撞还是标签碰撞问题，均围绕着一个非常重要的研究议题，即如何有效改善碰撞的发生，进而提升RFID系统的整体识别率。读取器碰撞和标签碰撞存在较大的区别，具体原因在于读取器具备较强的计算能力，因而彼此可通过实现的相互沟通来预防碰撞的发生，故读取器碰撞问题相对较容易解决。反之标签碰撞问题因受限于tag的计算能力，在预防碰撞算法的设计上比较复杂，故绝大多数的RFID防碰撞算法着重研究标签碰撞问题，虽然目前国内外学者提出了相关研究来解决碰撞问题，但仍有许多值得改进的地方，因此本文在研究已有防碰撞算法优缺点的基础上，提出了一个改进的防碰撞算法，以便能减少碰撞的次数，从而达到提高标签辨识率的目的。 3 RFID防碰撞算法研究 目前有许多专家学者对RFID碰撞问题进行了深入研究，并且提出了具体的解决方案，比较典型的可分为两大类：Tree-based算法以及Aloha-based算法。然而两种RFID防碰撞算法都有一定的优缺点，下面进行简要的对比分析： 在Tree-based算法中，采用对每一个位逐次询问与回应的方式进行辨识，当标签数量很大的时候，其标识长度也会跟着变长，这就意味着为了辨识出一个标签所需进行询问与回应的次数也将会变多，这样就会降低系统的整体辨识率。 在Aloha-based算法中，当标签进入读取器的辨识范围内时，就会自动发送辨识信息，若此时所有的标签一直同步传输辨识信息，则容易造成无法辨识的状况[7]。 为改善目前RFID辨识碰撞问题，我们提出了一个基于改进的序列号对时隙数运算的排序算法，以便能降低碰撞的次数以及改善系统效能。 4 基于改进的序列号对时隙数运算的