基于FPGA的RFID防碰撞算法的研究与实现

发布时间：2020-10-23 01:56

　　 RFID技术,又称无线射频识别,是一种可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的通信技术。具有传输速度快、反应迅速、识别准确等优点,凭借着这些优点和其自身的优秀性能在交通系统、居民身份证系统、社区保障系统、物流运输系统等多个领域被广泛使用。此外,RFID技术还是构建“物联网”的核心技术,因此,近年来受到越来越多的人的关注。按理说RFID的发展前景应该是不可估量的。但是,RFID中的电子标签碰撞问题极大的阻碍了RFID向更深领域发展的脚步。经过对电子标签碰撞问题的多年研究,国内外专家提出了很多的防碰撞算法,其中基于二进制树的防碰撞系列算法使用最为普遍,但同时国内外专家也相继发现了这些二进制算法中存在的不足。因此,关于更优防碰撞算法的研究仍在继续。本文以基本二进制算法及其衍生算法为基础,通过分析这些算法的优劣,取长补短,总结出了改进型二进制树算法。新算法沿用了动态二进制算法的选择性识别模式又加入了新的碰撞位判定规则以及后退理论,有效提升了电子标签的识别效率,通过模拟仿真结果证实了改进型二进制树算法的优越性。最后,通过FPGA实验平台将该算法进行了实际验证,最终确定了改进型二进制树算法的可实现性。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN791;TP391.44
【部分图文】：

的查询信息），并通过阅读器内置天线将查询信号传播出去，处于查范围内的电子标签接受查询信号，并将查询信息与自身编码进行对一致的电子标签，发送应答信号经自身天线反馈给阅读器，阅读器接后再次发送指令进行数据传输和处理，应答的电子标签接收到传输或，将电子标签内的信息进行处理或者反馈给阅读器。有源供电型电子行存储信息的反馈，无源型电子标签会借助传输信号先进入触发态储信息进行反馈[29]。阅读器接收到反馈信息后对反馈信息进行简单解码后的信息发送给信息系统；最后信息系统通过对反馈信息的解规则制定相关指令，发送给其他执行机构，进行后续的其他工作。阅标签的数据传输过程如下图 2.2 所示。有三点值得特别注意：第一、阅读器发射的查询信号同时会为自身没标签提供进入触发态所需的能量；第二、阅读器与电子标签之间信息读器主导的询问应答模式；第三、阅读器收发指令接收数据是通过载码调制技术实现的；电子标签反馈信息则是通过载波负载调制技术实的实现原理略有不同。

论文通过多方面考虑最终确定选择造价低的低频RFID系统作为改进算法的研究载体。2.4 RFID 系统的耦合方式由于工作环境的不同，RFID 系统内各模块线圈的耦合方式也是不一样的，一般分为以下两种：2.4.1 电感耦合电感耦合的工作原理是类比于变压器工作原理提出的。根据法拉第电磁感应定律：处于高频次场的电磁波会互相耦合。采用电感耦合的 RFID 系统要求阅读器与电子标签的距离要很近。系统开始运行以后，阅读器天线附近会生成高频电磁波场，处于磁场内的标签天线内线圈会与电磁波相互耦合，从而使标签进入触发态，实现阅读器与标签间的通信[31]。电感耦合的具体工作过程可以通过图 2.3直观了解：

电感耦合的具体工作过程可以通过图 2.3直观了解：图 2.3 电感耦合工作过程图2.4.2 电磁反射耦合相较于电感耦合 RFID 系统，电磁反射耦合 RFID 系统的应用场景更为普遍，采用电磁反射耦合的RFID系统对运行范围要求较低，可以进行远距离信号传输。电磁反射耦合技术的信号传输过程和雷达传输信号的过程类似。阅读器经天线发射出查询电磁波，与此同时电子标签也通过天线向外散射调制后的反射波，查询电磁波与反射波接触后少量会被电子标签吸收，其余大部分散射到空气中，在这些散射到空气中的电磁波中有一小部分能够返回到阅读器的发射天线被阅读器回收，通过对回收信号进行放大处理，就能够得到电子标签的信息[32]。电磁反射耦合技术的工作原理如下图 2.4 所示：7
【参考文献】

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本文编号：2852397