基于18000-6C协议的UHF RFID时隙ALOHA防碰撞算法研究

发布时间：2017-08-20 13:33

  本文关键词：基于18000-6C协议的UHF RFID时隙ALOHA防碰撞算法研究

  更多相关文章： 射频识别 UHF RFID 标签防碰撞算法 请求指令 动态分组变时隙ALOHA 最优识别流程

【摘要】：射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)技术是一种通过发送射频信号实现阅读器与标签之间信息传递,完成数据信息的自动识别和双向通信的技术。超高频(Ultra High Frequency, UHF) RFID系统因为其通信距离远、识别速度快、信息容量大等特点,使得其在物流、供应链等领域得到广阔的发展前景,但当前仍然存在诸多问题,如最大识别距离短、安全隐私性差、碰撞率高、定位误差大等,这些都将成为RFID发展和推广过程中的瓶颈,其中,标签碰撞问题是这类问题中最重要的问题之一。本文研究的主要方向是RFID多标签防碰撞算法,重点包括单阅读器和多阅读器两种识别环境的研究。本文基于ISO18000-6C协议,提出针对不同识别环境的改进方案,降低系统的标签碰撞率,实现标签的快速高效读取。对于单阅读器标签识别环境,根据对现有算法的分析知,现有算法均未考虑请求指令所消耗时隙对系统的影响,同时,系统识别效率还有待进一步的优化。本文针对该缺陷,在考虑请求指令消耗时隙的前提下,优化系统参数,通过对系统最大识别效率的分析推导获得最优帧长公式,使得标签识别过程有章可循,并基于此,提出了一种基于ALOHA理论的动态分组变时隙标签识别方法(Dynamic and Grouped Framed-slotted ALOHA) DGFSA算法。DGFSA算法结合最优控制理论,通过分离与合并其他分组的标签,控制每一轮待识别分组的标签数目在一定的范围内。Matlab模型仿真结果表明,与目前典型的标签防碰撞算法相比较,该算法系统复杂度低,系统耗时少,标签识别效率平均提高17.6%,读取循环次数平均减少37.29%,有比较实际的应用价值。对于多阅读器标签识别环境,离散排队理论的研究结果表明,大量标签排队的解决方案是：将单阅读器识别模式改为多阅读器识别模式。本文结合最优控制理论,将进入识别区域的标签随机分组,新颖地提出区分首选阅读器顺序的标签识别方法,并引入阅读器之间的切换时间和标签不满意度,获得首选不同阅读器情况下的最优识别流程。对比各识别路线的仿真结果表明,使用所建立模型获得的最优流程去识别标签,系统识别速度快,标签不满意度低,避免了由于大量标签排队堆积于某一阅读器而导致的漫长等待时间,从而验证了该算法的可靠性。
【关键词】：射频识别 UHF RFID 标签防碰撞算法 请求指令 动态分组变时隙ALOHA 最优识别流程
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 RFID技术的发展与现状9-14
• 1.1.1 自动识别技术9-12
• 1.1.2 RFID关键技术12-14
• 1.2 课题研究意义14-16
• 1.2.1 UHF RFID技术存在的问题14-15
• 1.2.2 UHF RFID防碰撞算法研究背景15
• 1.2.3 UHF RFID防碰撞算法国内外研究现状15-16
• 1.3 本文研究内容和结构安排16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 结构安排17-19
• 第二章 防碰撞算法基本原理19-31
• 2.1 RFID系统组成及原理19-22
• 2.1.1 RFID电磁场基本理论21-22
• 2.2 二进制树防碰撞算法22-23
• 2.3 基于ALOHA的概率性标签防碰撞算法23-29
• 2.3.1 纯ALOHA算法23-25
• 2.3.2 时隙ALOHA算法25-26
• 2.3.3 帧时隙ALOHA算法26
• 2.3.4 动态帧时隙ALOHA算法26-27
• 2.3.5 分组帧时隙ALOHA算法27-28
• 2.3.6 动态分组帧时隙ALOHA算法28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 单阅读器环境防碰撞算法研究31-61
• 3.1 射频识别系统碰撞种类31
• 3.2 误差产生原因31-32
• 3.3 典型的标签防碰撞方法32-35
• 3.3.1 BFSA算法32-33
• 3.3.2 DFSA算法33-34
• 3.3.3 EDFSA算法34-35
• 3.4 典型防碰撞处理方法35-41
• 3.4.1 标签估算算法35-38
• 3.4.2 标签分组算法38-41
• 3.5 请求指令耗时对系统的影响41-44
• 3.5.1 不考虑请求指令耗时对系统的分析42-43
• 3.5.2 考虑请求指令耗时对系统的分析43-44
• 3.6 防碰撞算法预处理44-57
• 3.6.1 防碰撞算法预处理44-46
• 3.6.2 防碰撞算法优化过程46-51
• 3.6.3 标签识别流程的优化51-57
• 3.7 仿真验证57-60
• 3.8 本章小结60-61
• 第四章 多阅读器环境防碰撞算法研究61-77
• 4.1 排队论模型简述62-63
• 4.2 标签识别过程简述63-65
• 4.2.1 时隙ALOHA算法及其改进63-64
• 4.2.2 排队规则64-65
• 4.2.3 标签排队过程分析65
• 4.3 标签识别优化过程65-71
• 4.3.1 改单阅读器识别方式为全阅读器变序识别方式65-66
• 4.3.2 改多目标线性规划重建标签识别路线66-67
• 4.3.3 排队论数学模型的建立67-71
• 4.4 仿真验证71-75
• 4.5 本章小结75-77
• 第五章 总结与展望77-79
• 参考文献79-83
• 发表论文和参加科研情况83-85
• 致谢85

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