RFID閱讀器的軟件設(shè)計及防碰撞算法研究.pdf

1、自動識別中最具有優(yōu)勢的無線射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是一種非接觸式識別方法。它利用發(fā)射信號的電感（電磁）耦合原理或信號的反射特性來識別目標(biāo)物體。其以信號的距離長、識別容量大、安全程度高、多標(biāo)簽可同時識別，并具有較強的穿透能力等優(yōu)點被廣泛地應(yīng)用于人類生活中的多個領(lǐng)域。例如物流倉庫、安全交通、商場支付等。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題。當(dāng)RFID

2、在某區(qū)域內(nèi)多個閱讀器同時與大量電子標(biāo)簽進行信息交換時，可能會出現(xiàn)信號相互干擾的碰撞問題。為此研究員們提出了RFID防碰撞算法，它不但解決通信過程中標(biāo)簽碰撞問題，而且減少了電子標(biāo)簽的識別時間、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標(biāo)簽在閱讀器工作范圍內(nèi)產(chǎn)生的碰撞問題。論文深入研究了二進制搜索算法、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隙的HQT算法并完成了閱讀器的軟件設(shè)計。本

3、文的主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)對閱讀器進行了軟件設(shè)計。根據(jù)我國自主標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實現(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。其中底層驅(qū)動實現(xiàn)STM32F207與FPGA之間通信，采用SPI串行接口進行通信?；鶐У倪壿嬁刂茊卧c上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸是基于以太網(wǎng)采用無線通信方式和TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)。協(xié)議層是采取我國自主的標(biāo)準(zhǔn)空中接口協(xié)議，實現(xiàn)閱讀器與標(biāo)簽的通信狀態(tài)機制和處理過程的協(xié)議命令，同時對標(biāo)簽與閱讀器之

4、間的交互式處理進行分析、執(zhí)行。
　　(2)在傳統(tǒng)的射頻識別二進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?？紤]到當(dāng)碰撞位在標(biāo)簽中所占的位數(shù)較多時，直接使用多叉樹算法會產(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的HQT算法能減少查詢次數(shù)。通過不斷的異或分組再用最高位和次高碰撞位的組合信息對標(biāo)簽進行時隙延遲響應(yīng)，這樣就錯開了大量標(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，在系統(tǒng)的查詢次數(shù)上相較QT算法明顯減少，對比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防碰撞算法和二進制搜索防碰撞算法基礎(chǔ)上，本文提出了基于分組的幀時隙HQT算法。該算法首先通過對標(biāo)簽數(shù)量進行預(yù)估計決定是否將標(biāo)簽分組，這樣減少碰撞機率、提高系統(tǒng)識別效率;在進行不確定性算法時采用多組隨機數(shù)，減少空閑時隙，然后再對產(chǎn)生碰撞的時隙進行無空時隙的HQT防碰撞算法，這樣能夠提高系統(tǒng)的識別效率、減少空時