物联网通信中RFID标签防碰撞算法的研究

发布时间：2017-03-25 15:00

  本文关键词：物联网通信中RFID标签防碰撞算法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线射频识别技术(Radio Frequency Identification, RFID)是一种采用射频信号通过空间电磁耦合进行数据传输的自动识别技术。RFID系统中阅读器和电子标签共享同一传输信道,当多个标签同时响应阅读器时会产生信号干扰,称为碰撞。相对其它算法,基于树算法识别率达到100%,具有较高吞吐量。因此,本文研究方向为基于树防碰撞算法。本文介绍了RFID技术研究现状、系统组成原理以及工作流程等相关理论,详细分析对比了已有各类防碰撞算法,且对现有标签防碰撞算法进行了改进创新,主要创新工作如下：(1)提出了一种改进型自适应多叉树防碰撞算法(IACT).该算法通过计算碰撞因子决定采用二叉树或四叉树。当采用二叉树时,阅读器检测到碰撞位只有一位,则无需再次发送可以直接识别出标签；采用四叉树时,阅读器首先发送一命令,要求标签返回最高两个碰撞位对应的编码,然后根据编码得到碰撞信息。通过在标签中加入储存机制降低系统负载,储存机制主要存储最高碰撞位的前缀指令和状态标志位flag.若flag置为0时该标签处于“待识别状态”,flag置为1说明标签处于“休眠状态”不再响应阅读器。算法性能和实验仿真表明,IACT算法有效降低系统总时隙和通信负载。(2)提出了一种改进型四叉树防碰撞算法(EQT)。在该算法中,为避免出现空闲时隙,减少查询次数,对识别过程进行优化,利用计数器值获得标签碰撞位信息,然后再发送查询指令；为缩短查询命令长度,降低整个系统通信开销,使用最高两个碰撞位和计数器值作为查询命令,标签将序列号后缀信息发送给阅读器。理论分析和仿真结果表明,该算法明显降低了时间复杂度和通信开销,提高了吞吐量。
【关键词】：无线射频技术 标签识别 防碰撞 自适应多叉树 四叉树
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 RFID技术的研究现状14-16
• 1.2.1 国外RFID技术研究现状15
• 1.2.2 国内RFID技术研究现状15-16
• 1.3 RFID防碰撞算法研究现状16-19
• 1.4 主要内容及论文结构19-20
• 第2章 RFID系统组成及防碰撞算法20-36
• 2.1 RFID系统结构20-23
• 2.1.1 阅读器20-21
• 2.1.2 电子标签21-22
• 2.1.3 天线22-23
• 2.1.4 计算机处理系统23
• 2.2 多址技术23-24
• 2.2.1 频分多址(FDMA)23
• 2.2.2 空分多址(SDMA)23-24
• 2.2.3 码分多址(CDMA)24
• 2.2.4 时分多址(TDMA)24
• 2.3 概率性算法24-30
• 2.3.1 ALOHA算法25
• 2.3.2 时隙ALOHA算法25-27
• 2.3.3 帧时隙ALOHA算法27-28
• 2.3.4 动态帧时隙ALOHA算法28-30
• 2.4 确定性算法30-35
• 2.4.1 基本二进制搜索树算法30-31
• 2.4.2 动态二进制搜索树算法31-32
• 2.4.3 后退式二进制搜索树算法32-33
• 2.4.4 查询树算法33-34
• 2.4.5 四进制查询树算法34-35
• 2.5 本章小节35-36
• 第3章 改进的自适应多叉树防碰撞算法36-47
• 3.1 算法的改进思想37-38
• 3.2 算法描述38-42
• 3.2.1 编码方式38-39
• 3.2.2 算法实现过程39-42
• 3.3 算法分析42-43
• 3.3.1 时间复杂度42-43
• 3.3.2 吞吐量43
• 3.3.3 通信开销43
• 3.4 仿真与对比分析43-46
• 3.5 本章小节46-47
• 第4章 改进的四叉树防碰撞算法47-56
• 4.1 算法的提出和改进思想47-49
• 4.2 算法描述49-51
• 4.3 算法性能分析51-53
• 4.3.1 时间复杂度51-52
• 4.3.2 吞吐量52
• 4.3.3 通信开销52-53
• 4.4 仿真与分析53-55
• 4.5 本章小节55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 附录A 读硕士学位期间所发表的学术论文目录62-63
• 致谢63

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