RFID閱讀器的軟件設(shè)計(jì)及防碰撞算法研究.pdf

1、自動(dòng)識(shí)別中最具有優(yōu)勢(shì)的無(wú)線射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是一種非接觸式識(shí)別方法。它利用發(fā)射信號(hào)的電感（電磁）耦合原理或信號(hào)的反射特性來(lái)識(shí)別目標(biāo)物體。其以信號(hào)的距離長(zhǎng)、識(shí)別容量大、安全程度高、多標(biāo)簽可同時(shí)識(shí)別，并具有較強(qiáng)的穿透能力等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于人類生活中的多個(gè)領(lǐng)域。例如物流倉(cāng)庫(kù)、安全交通、商場(chǎng)支付等。但是伴隨著RFID技術(shù)高速發(fā)展，它也逐漸暴露出了一些亟待解決的問(wèn)題。當(dāng)RFID

2、在某區(qū)域內(nèi)多個(gè)閱讀器同時(shí)與大量電子標(biāo)簽進(jìn)行信息交換時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)相互干擾的碰撞問(wèn)題。為此研究員們提出了RFID防碰撞算法，它不但解決通信過(guò)程中標(biāo)簽碰撞問(wèn)題，而且減少了電子標(biāo)簽的識(shí)別時(shí)間、提高通道的利用效率和系統(tǒng)的吞吐率。
　　電子標(biāo)簽防碰撞算法解決了多個(gè)標(biāo)簽在閱讀器工作范圍內(nèi)產(chǎn)生的碰撞問(wèn)題。論文深入研究了二進(jìn)制搜索算法、ALOHA算法等防碰撞算法，提出了分組混合查詢防碰撞算法和基于幀時(shí)隙的HQT算法并完成了閱讀器的軟件設(shè)計(jì)。本

3、文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)對(duì)閱讀器進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)我國(guó)自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了以32位STM32F207為基礎(chǔ)的邏輯控制單元的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)。其中底層驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)STM32F207與FPGA之間通信，采用SPI串行接口進(jìn)行通信?；鶐У倪壿嬁刂茊卧c上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸是基于以太網(wǎng)采用無(wú)線通信方式和TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。協(xié)議層是采取我國(guó)自主的標(biāo)準(zhǔn)空中接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)閱讀器與標(biāo)簽的通信狀態(tài)機(jī)制和處理過(guò)程的協(xié)議命令，同時(shí)對(duì)標(biāo)簽與閱讀器之

4、間的交互式處理進(jìn)行分析、執(zhí)行。
　　(2)在傳統(tǒng)的射頻識(shí)別二進(jìn)制多叉樹防碰撞算法和QT算法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于分組的混合查詢防碰撞算法。考慮到當(dāng)碰撞位在標(biāo)簽中所占的位數(shù)較多時(shí)，直接使用多叉樹算法會(huì)產(chǎn)生較多的查詢次數(shù)。在此基礎(chǔ)上提出先分組后使用改進(jìn)的HQT算法能減少查詢次數(shù)。通過(guò)不斷的異或分組再用最高位和次高碰撞位的組合信息對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行時(shí)隙延遲響應(yīng)，這樣就錯(cuò)開了大量標(biāo)簽的碰撞。仿真結(jié)果表明，新算法較HQT算法和QT算法有明顯的

5、改進(jìn)，在系統(tǒng)的查詢次數(shù)上相較QT算法明顯減少，對(duì)比HQT算法也有一定的減少;系統(tǒng)吞吐率明顯提高。
　　(3)在傳統(tǒng)的ALOHA防碰撞算法和二進(jìn)制搜索防碰撞算法基礎(chǔ)上，本文提出了基于分組的幀時(shí)隙HQT算法。該算法首先通過(guò)對(duì)標(biāo)簽數(shù)量進(jìn)行預(yù)估計(jì)決定是否將標(biāo)簽分組，這樣減少碰撞機(jī)率、提高系統(tǒng)識(shí)別效率;在進(jìn)行不確定性算法時(shí)采用多組隨機(jī)數(shù)，減少空閑時(shí)隙，然后再對(duì)產(chǎn)生碰撞的時(shí)隙進(jìn)行無(wú)空時(shí)隙的HQT防碰撞算法，這樣能夠提高系統(tǒng)的識(shí)別效率、減少空時(shí)