專利名稱：基于時隙的多個射頻識別讀寫器的防碰撞方法
技術領域：
本發明涉及一種基于時隙的多個射頻識別讀寫器防碰撞方法，更具體地，在射頻識別通信技術領域，涉及一種射頻識別系統中的多個讀寫器之間在讀寫標簽時的防碰撞方法。
背景技術：
射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)技術是一種非接觸式自動識別技術，其利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數據傳輸，以達到目標識別和數據交換的目的，例如，讀寫器通過射頻信號獲取標簽上存儲的信息，進而對標簽進行各種操作。與傳統的條型碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無磨損、不受環境影響、壽命長、便于使用的特點。目前在國內外，射頻識別技術已被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。最基本的RFID系統由三部分組成:1、標簽(Tag，即射頻卡):由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信。2、閱讀器:讀取(在讀寫器中還可以寫入)標簽信息的設備。3、天線:在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。有些系統還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計算機(上位機主系統)連接，進行數據交換。系統的基本工作流程是:閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去；系統接收天線接收到從射頻卡發送來的載波信號，經天線調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理；主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。射頻識別通信與其他典型的射頻通信所面臨的一個共同問題是，如何解決在同一個系統中多個設備之間同時通信的碰撞問題。對于射頻識別系統來說，目前只有主要解決單個讀寫器與多個標簽之間通信的碰撞問題。并且限于成本和功耗的因素，標簽只能夠提供極為有限的功能用于實現防碰撞機制。目前多標簽的防碰撞方法主要分為時隙ALOHA方法和二叉樹方法兩大類。其中時隙ALOHA方法采用時分復用(TDMA)，如果能夠有效地估計位于讀寫器閱讀場區的未識別的電子標簽的數量，根據電子標簽的數量調整一輪(幀)查詢電子標簽的次數(時隙的個數)，則可以有效地提高讀寫器的識別效率。大多數的防碰撞算法通過在一次查詢周期中(幀)，檢測電子標簽發生碰撞的次數。通過成功識別電子標簽的次數和電子標簽沒有返回的次數來估計未識別電子標簽的數量，決定下一幀的長度，從而實現調整、改善讀寫器識別效率。其中二叉樹方法的基本思想是將標簽分裂成子集O和子集I兩個子集。先查詢子集0，若沒有碰撞，則正確識別標簽，若有碰撞則再分裂，把子集O分為子集00和子集01兩個子集，依次類推，直到識別出子集O中的所有標簽。然后再按此步驟查詢子集I。二叉樹方法總是首先致力于解決O分支的碰撞，讓其分裂，直到O分支的標簽全部識別完成再開始識別其他的標簽。在O分支進行分裂時，非O分支的標簽始終不分裂，一直處于等待狀態。事實上，在O分支的標簽進行分裂的同時，其他標簽也可以根據O分支標簽的碰撞程度進行適當的散列操作，這樣，當O分支的標簽識別完成后，其他分支的標簽已經得到充分的散列，從而能夠減少再次進行分裂的次數，提高系統的吞吐率。現有的算法與應用主要解決的是單讀寫器與多卡之間的碰撞問題，但是在實際應用中，例如物流，畜牧業可能會碰到多讀寫器之間的碰撞，在這種情況下，將影響讀寫器之間的正常工作。本發明要解決的問題就是多讀寫器之間的碰撞問題。
發明內容
針對現有RFID在多讀寫器防碰撞算法方面的不完善，本發明的目的為解決現有技術中存在的上述問題，提供一種解決多讀寫器之間的碰撞問題的方法。更具體地，結合時隙的概念，本文將提出一種基于時隙的多讀寫器防碰撞法。本發明所采用的技術方案是一種基于時隙的多讀寫器防碰撞方法，用于多個讀寫器，每一讀寫器包括射頻發射模塊、射頻接收模塊、RFID標簽讀寫模塊以及時隙校準模塊，其中每一讀寫器可接收由其他任何一臺讀寫器發送的時隙識別信號，其特征在于，包括步驟:
步驟1:初始化讀寫器，
步驟2:讀寫器搜索空間中的時隙識別信號，當發現空閑的時隙時，將讀寫器的工作插入到本時隙，
步驟3:讀寫器在其占用的工作時隙內開始工作，在其占用的時隙結束時發送時隙識別信號，
步驟4:在一預設的周期結束時，讀寫器通過時隙校準模塊校準時隙并跳轉到步驟2， 步驟5:返回到步驟3。優選地，所述時隙識別信號為經由讀寫器的射頻發射模塊所發出的結束命令。優選地，每一個讀寫器具有一預設的工作頻率，其中每一個讀寫器的工作時間小于該工作頻率的倒數，該工作頻率的倒數為讀寫器的工作周期，在該工作周期內可插入的時隙個數為讀寫器的工作頻率與工作時間的乘積的倒數，且其大于在預設的讀寫器的發射與接收信號范圍內的讀寫器的數量，以及其中每個時隙的時間為一相等的預設的時長，以使每個時隙的時間與時隙個數的乘積小于該工作周期。優選地，讀寫器開機時搜索時隙識別信號的時間預設為工作頻率的倒數的兩倍，當掃描到時隙為空時將該讀寫器加入到這個時隙。優選地，每一個讀寫器在其占用的時隙結束時，經由射頻發射模塊在預設的信號接收范圍內以廣播的方式發送一幀結束命令，多個讀寫器中的其他任一個通過射頻接收模塊接收并解析命令，從而判斷時隙是否被占用。優選地，所述周期為工作頻率的倒數的整數倍。本發明的有益效果是:
現有的算法只能解決單讀寫器于多卡之間的碰撞問題，將導致應用面窄，在讀寫器之間的布局有一定要求，并可能形成盲區，本發明將解決了多讀寫器之間的碰撞問題，讓應用面更寬。提高了工作效率及產品抗干擾性。
根據技術方案的描述，每個讀寫器之間的工作都不會重疊，每個讀寫器之間都是按照自己的時隙工作的，都是分時工作的，這樣解決了多讀寫器之間的碰撞問題。
具體實施例方式本發明所采用的技術方案是一種基于時隙的多讀寫器防碰撞方法，該方法可用于工作信號覆蓋范圍內的多個讀寫器，每一讀寫器包括射頻發射模塊、射頻接收模塊、RFID標簽讀寫模塊以及時隙校準模塊，其中每一讀寫器可接收由其他任何一臺讀寫器發送的時隙識別信號，在根據本發明的方法的一實施例中，包括以下步驟:
步驟1:初始化讀寫器，
步驟2:讀寫器搜索空間中的時隙識別信號，當發現空閑的時隙時，將讀寫器的工作插入到本時隙，
步驟3:讀寫器在其占用的工作時隙內開始工作，在其占用的時隙結束時發送時隙識別信號，
步驟4:在一預設的周期結束時，讀寫器通過時隙校準模塊校準時隙并跳轉到步驟2， 步驟5:返回到步驟3。其中，所述時隙識別信號可以為經由讀寫器的射頻發射模塊所發出的結束命令。在步驟2至4中，假設讀寫器工作頻率為f，每個讀寫器工作的時間為Tl (TKl/f)，那么時隙的個數為I/ (f*Tl)。根據本發明的方法，對讀寫器的數量，每個時隙的時間，時隙個數，工作頻率之間有一定的約束關系，例如，時隙個數〉讀寫器的個數，每個時隙的時間與時隙個數的乘積〈ι/f，其中每個時隙的時間為一相等的預設的時長。每一個讀寫器開機時掃描時間可預設為2/f，當掃描到時隙為空時將其加入到這個時隙。每一個讀寫器在工作結束時，即自己所占用的時隙結束時，都會經由射頻發射模塊在預設的讀寫器信號的發射與接收范圍內以廣播的方式發送一幀結束命令，多個讀寫器中的其他任一個通過射頻接收模塊解析命令，可以判斷此時隙是否被占用。所述預設的周期可以為工作頻率的倒數的整數倍，例如，I倍、5倍、10倍或100倍。在根據本發明的方法的另一實施例中，當工作頻率f為每秒I次，例如每秒內進行一次讀寫操作，且每個讀寫器工作的時間Tl為IOms時，在讀寫器的信號發射與接收范圍內，應用根據本發明防碰撞方法的可插入的時隙為100個，讀寫器的個數須小于100個，或不大于100個，即時隙個數 >=讀寫器的個數。由于每一臺讀寫器僅在其占用的時隙內工作，互不產生碰撞。根據本發明的方法適用于解決任何用于射頻識別的多個讀寫器之間的碰撞問題，尤其適用于Uhf頻段的讀寫器，例如，在大型物流運輸工具的識別、門禁系統等需識別距離較長的場合，讀寫器與射頻識別標簽之間的距離可達10-20米，這時候，適用于915M或以上的uhf頻段。以上所述僅為本發明的優先實施方式，只要以基本相同手段實現本發明目的的技術方案都屬于本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于時隙的多個射頻識別讀寫器的防碰撞方法，用于多個射頻識別讀寫器，每一讀寫器包括射頻發射模塊、射頻接收模塊、RFID標簽讀寫模塊以及時隙校準模塊，其中每一讀寫器可接收由其他任何一臺讀寫器發送的時隙識別信號，其特征在于，包括步驟: 步驟(I):初始化讀寫器， 步驟(2):讀寫器搜索空間中的時隙識別信號，當發現空閑的時隙時，將讀寫器的工作插入到本時隙， 步驟(3):讀寫器在其占用的工作時隙內開始工作，在其占用的時隙結束時發送時隙識別信號， 步驟(4):在一預設的周期結束時，讀寫器通過時隙校準模塊校準時隙并跳轉到步驟(2)， 步驟(5):返回到步驟(3)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述時隙識別信號為經由讀寫器的射頻發射模塊所發出的結束命令。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，每一個讀寫器具有一預設的工作頻率，其中每一個讀寫器的工作時間小于該工作頻率的倒數，該工作頻率的倒數為讀寫器的工作周期，在該工作周期內可插入的時隙個數為讀寫器的工作頻率與工作時間的乘積的倒數，且其大于在預設的讀寫器的發射與接收信號范圍內的讀寫器的數量，以及其中每個時隙的時間為一相等的預設的時長，以使每個時隙的時間與時隙個數的乘積小于該工作周期。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，讀寫器開機時搜索時隙識別信號的時間預設為工作頻率的倒數的兩倍，當掃描到時隙為空時將該讀寫器加入到這個時隙。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，每一個讀寫器在其占用的時隙結束時，經由射頻發射模塊在預設的信號接收范圍內以廣播的方式發送一幀結束命令，多個讀寫器中的其他任一個通過射頻接收模塊接收并解析命令，從而判斷時隙是否被占用。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期為工作頻率的倒數的整數倍。
全文摘要
本發明公開了一種基于時隙的多個射頻識別讀寫器的防碰撞方法，用于多個讀寫器，每一讀寫器包括射頻發射模塊、射頻接收模塊、RFID標簽讀寫模塊以及時隙校準模塊，包括步驟步驟(1)初始化讀寫器，步驟(2)讀寫器搜索空間中的時隙識別信號，當發現空閑的時隙時，將讀寫器的工作插入到本時隙，步驟(3)讀寫器在其占用的工作時隙內開始工作，在其占用的時隙結束時發送時隙識別信號，步驟(4)在一預設的周期結束時，讀寫器通過時隙校準模塊校準時隙并跳轉到步驟(2)，步驟(5)返回到步驟(3)。
文檔編號G06K17/00GK103177274SQ20131006752
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者劉偉平, 王曉昀, 楊棟 申請人:珠海同方愛德科技有限公司