射頻識別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞算法分析

王新智++劉凌云

摘 要 隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的更新發(fā)展，自動化識別系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)同樣也得到了廣泛的提高。作為自動化識別系統(tǒng)中的一種，射頻識別系統(tǒng)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)今商品識別和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域。而作為射頻識別系統(tǒng)技術(shù)中的標(biāo)簽防碰撞法的應(yīng)用是其應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。所以，針對射頻識別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞技術(shù)進行算法分析對于其強化利用有著非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】射頻識別系統(tǒng) 標(biāo)簽防碰撞 算法分析

自動化識別系統(tǒng)作為現(xiàn)今高新技術(shù)發(fā)展中的一種，其在現(xiàn)今生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域都受到了廣泛的重視。自動化識別系統(tǒng)自身也是一個比較豐富的體系項目，條形碼識別系統(tǒng)、光學(xué)字符識別系統(tǒng)、生物識別系統(tǒng)、智能卡識別系統(tǒng)以及射頻識別系統(tǒng)。但是在這些眾多的識別系統(tǒng)中，射頻識別系統(tǒng)因其具有效率高、識別距離遠、識別性能強的特點具有比較強的競爭優(yōu)勢，其應(yīng)用市場相比其他識別系統(tǒng)領(lǐng)域是比較大的。射頻識別系統(tǒng)本身也是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，其在技術(shù)的發(fā)展中是從標(biāo)簽成本應(yīng)用的成本化、標(biāo)準(zhǔn)化、關(guān)鍵技術(shù)和具體系統(tǒng)引用等四個方面展開的。尤其在其關(guān)鍵技術(shù)中，防碰撞技術(shù)、安全技術(shù)的使用對于整個射頻識別系統(tǒng)應(yīng)用是否安全、高效具有決定性的意義。

1 射頻識別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞算法的介紹

射頻識別系統(tǒng)一般都是由閱讀器、標(biāo)簽和中央處理器三個部分組成。在射頻識別系統(tǒng)的應(yīng)用中，安全高效的傳遞數(shù)據(jù)信息是其主要的工作，同樣這也是此系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信性能的關(guān)鍵技術(shù)。標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)存儲和識別和電子應(yīng)用系統(tǒng)。但是在實際數(shù)據(jù)識別傳遞的過程中受到諸多方面的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)識別傳遞的質(zhì)量和效率比較低下。一般概括而言，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是憑借多種閱讀器和多種標(biāo)簽存在的外界干擾因素同時占用，這樣就非常容易在數(shù)據(jù)信息傳遞通道產(chǎn)生碰撞，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息傳遞的質(zhì)量和效率比較低下。具體而言在射頻識別系統(tǒng)中，標(biāo)簽的應(yīng)用一般被分為標(biāo)簽芯片、射頻接口和天線。標(biāo)簽碰撞就是多個標(biāo)簽同時傳遞內(nèi)容導(dǎo)致相互之間的應(yīng)答信號受到彼此的干擾無法及時被閱讀器獲取信號，發(fā)生標(biāo)簽碰撞的現(xiàn)象。所以為了解決這一問題，防碰撞算法就產(chǎn)生了，其通過閱讀器防碰撞法和標(biāo)簽防碰撞法兩種方法有效的解決了數(shù)據(jù)信息傳遞時的碰撞現(xiàn)象，強化了射頻識別系統(tǒng)的實踐應(yīng)用。就目前的應(yīng)用而言，標(biāo)簽防碰撞算法主要分為ALOHA和二叉樹相關(guān)算法。

2 射頻識別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞算法介紹分析

2.1 ALOHA標(biāo)簽防碰撞算法分析

此種防碰撞算法的應(yīng)用是基法于概率的算法，是射頻識別系統(tǒng)標(biāo)簽防碰撞方法中應(yīng)用最為基礎(chǔ)的一種算法，其主要是為了降低數(shù)據(jù)信息傳遞過程中發(fā)生的概率。

2.1.1 純ALOHA算法分析

在具體使用的過程中，如果在某一段時間同時出現(xiàn)多個標(biāo)簽同時傳遞信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，則會發(fā)生標(biāo)簽碰撞，那么閱讀器由于無法及時收到信息指令就會向標(biāo)簽發(fā)出信號，這樣部分標(biāo)簽停滯發(fā)送，等待一段時間之后再次進行標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息輸送，以此降低標(biāo)簽碰撞發(fā)生的概率。但是此種算法的防碰撞性能比較低，所以其一般很少應(yīng)用于實際生茶生活。可以通過以下公式進行其性能的演示分析：

S：即為在固定的時間內(nèi)標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息傳遞成功的平均次數(shù)。

G：固定時間段內(nèi)向閱讀器發(fā)送的總體的數(shù)據(jù)信息傳遞的請求

由演化得出，純ALOHA算法的吞吐率公式為：

S=Ge-2G，而當(dāng)G為0.5時，其S能夠達到最大值即為0.184，其最大值明顯的現(xiàn)實這種算法的識別率是比較低的。

2.1.2 時隙ALOHA算法分析

這種算法顧名思義就是將時間分為多個時間段，并且這些時間段之間的分割時間長大于標(biāo)簽和閱讀器發(fā)送和讀取數(shù)據(jù)時的時間，最重要的是標(biāo)簽在時隙內(nèi)進行數(shù)據(jù)信息的傳遞。

根據(jù)純ALOHA算法得出時隙ALOHA算法為：

S=Ge-G，其中當(dāng)G為1時，時隙的S值達到最大為0.368，此種算法使用的防碰撞概率大大提高，但是此種算法在實際使用過程中比較復(fù)雜，所以很少被使用。

2.1.3 動態(tài)幀時隙ALOHA算法

此種算法使用是在FSA算法改進的基礎(chǔ)上進行的，其使用的最大優(yōu)勢就是閱讀器自身能夠動態(tài)的調(diào)整即將閱讀的時隙數(shù)目，并且時隙數(shù)目的調(diào)整是在幀數(shù)的基礎(chǔ)上進行的。具體而言，一般其使用首先是在標(biāo)簽向閱讀器輸送數(shù)據(jù)和信息之后，運用此種算法就會在幀內(nèi)選擇任意選擇一個時隙與閱讀器進行通信，以此進行標(biāo)簽的識別，然后根據(jù)時隙計數(shù)器數(shù)值進行輸送命令的隨機調(diào)整，進行整個命令識別系統(tǒng)的循環(huán)。

以上三種ALOHA標(biāo)簽防碰撞法在實際應(yīng)用中有著各自的優(yōu)點和缺點，在射頻識別系統(tǒng)的實際應(yīng)用中其有著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，對于射頻識別系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。

2.2 自適應(yīng)標(biāo)簽防碰撞算法分析

這種算法的使用能夠很好的彌補ALOHA算法使用的缺點，此種算法能夠根據(jù)具體的識別情況動態(tài)的對標(biāo)簽進行分組和確定，此種算法是一種根據(jù)待處理標(biāo)簽數(shù)目即R值變化的循環(huán)算法，其使用能夠有效的改善了ALOHA算法在使用過程中根據(jù)標(biāo)簽的數(shù)目確定楨長的工作困難。此種算法的具體使用步驟為：

（1）閱讀器首先對在射頻識別系統(tǒng)中的處于待發(fā)送的標(biāo)簽進行初始化。

（2）閱讀器根據(jù)標(biāo)簽的初始化參數(shù)選定一組標(biāo)簽。

（3）閱讀器通過其系統(tǒng)內(nèi)存在的固定算法對選定的標(biāo)簽進行再次的識別，然后將這些標(biāo)簽的識別狀況依次輸出其固定值。

（4）通過固定的參數(shù)和調(diào)整值根據(jù)R值將處于待發(fā)送狀態(tài)的標(biāo)簽進行循環(huán)處理。（此種算法在開始之初處于待發(fā)送處理狀態(tài)標(biāo)簽的數(shù)目即R是大于0的，所以在整個循環(huán)的算法過程中按照R值的變化確定算法是否繼續(xù)，最后退出此種算法的時候要確定R的值為0，則表示所有待處理標(biāo)簽的數(shù)目已經(jīng)全部被成功的發(fā)送。）

最終在標(biāo)簽和閱讀器之間會發(fā)生數(shù)據(jù)信息的成功發(fā)送，則其為成功時隙，此種算法的識別性能比較高，其防碰撞的效果比較突出，尤其在其標(biāo)簽數(shù)目從30在100之間變化時，這種算法傳遞數(shù)據(jù)信息成功的概率為0.4，所以其擁有明顯的優(yōu)越性?？傮w而言這種算法的總體識別效果相比ALOHA算法是比較突出的。所以，此種算法在射頻識別系統(tǒng)的實際應(yīng)用中被廣泛的應(yīng)用。

3 小結(jié)

綜上所述，射頻識別系統(tǒng)做作為現(xiàn)今經(jīng)常使用的一種自動化識別系統(tǒng)，為了保證其數(shù)據(jù)信息高效安全的傳遞，標(biāo)簽防碰撞算法的使用是非常關(guān)鍵的。在實際應(yīng)用中ALOHA標(biāo)簽防碰撞算法和自適應(yīng)標(biāo)簽防碰撞算法兩種算法有著各自的優(yōu)點和缺點，兩者的使用對于標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的成功傳遞起著重要的輔助作用。

參考文獻

[1]路瑞寬.基于射頻識別的防碰撞算法設(shè)計與實現(xiàn)[D].河北大學(xué)，2015.

[2]丁俊.射頻識別（RFID）標(biāo)簽防碰撞算法[D].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.

作者簡介

王新智（1978-），女，內(nèi)蒙古自治區(qū)人，碩士學(xué)位?，F(xiàn)為集寧師范學(xué)院高級實驗師。主要研究方向為電子信息技術(shù)。

劉凌云（1982-），女，山東省人，碩士學(xué)歷?，F(xiàn)為集寧師范學(xué)院講師。主要研究方向為電子信息技術(shù)。

作者單位

集寧師范學(xué)院 內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市 012000