基于RFID系统的防碰撞算法研究

作     者：张伟婷 

作者单位：烟台大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王中训

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：RFID系统 防碰撞算法 ALOHA算法 二进制搜索 

摘      要：无线电射频识别（RFID,Radio Frequency Identification）是一种利用无线电的信息识别技术。一般由应答器、阅读器以及存储ID关联信息的数据库构成。它兴起于20世纪90年代的自动识别技术,在国内发展也相对比较晚,还存在很多函待解决的问题,其中防碰撞算法一直是科研人员的研究重点课题。RFID的碰撞问题分两类:一种是阅读器之间的碰撞,这种碰撞相对来说比较好解决;另一种是标签之间的防碰撞,解决这个问题相对较复杂。标签的防碰撞算法主要分为两大类:一种是基于随机性的防碰撞算法ALOHA算法;另一种是基于遍历的二进制搜索算法。两种算法都有各自明显的优缺点:基于ALOHA的防碰撞算法简单、快速,但会出现丢标签的情况。基于二进制的防碰撞算法每个标签都可以搜索到,不容易丢标签,但相对比较复杂,安全性差。由此本文提出一种结合的新型防碰撞算法。本文的具体算法思想和研究工作是:首先,介绍RFID系统工作原理和基础知识,对现有的主流碰撞算法进行对比分析,通过数据仿真得出各自的优缺点,为新型防碰撞算法作理论研究基础。然后,介绍新型防碰撞算法的思路。利用帧时隙算法,在某种环境中,长期操作可令时隙数和标签数匹配相当。当标签到来时采用帧时隙算法,按照时隙依次读取,一旦某个或某些时隙的标签发生碰撞后,这时采用二进制搜索防碰撞算法。这样可以在一定程度上减少二进制搜索算法的负担。这里采用的是比较先进的二进制防碰撞算法,只对碰撞标签的碰撞位按照规则进行读取。这样可以减少每次搜索时不必要的冗余信息,既提高了运算效率又增强了RFID系统的安全性。防碰撞算法中的各种指标利用MATLAB仿真,发现这种结合的新型防碰撞算法的吞吐率比ALOHA算法提高了近50%,比BS和DBS也有很大的提高,搜索次数、传输时延方面都有很高的优越性。另外传输负担的减小使数据传输的安全性有了更高的保障。