UHF频段RFID系统中的防碰撞算法

RFID技术中常见的防碰撞算法解析RFID（Radio Frequency Identification）技术是一种利用无线电波进行非接触式自动识别的技术，广泛应用于物流、供应链管理、仓储管理等领域。

在RFID系统中，防碰撞算法是解决多个标签同时被读取时发生的碰撞问题的关键。

一、RFID技术的基本原理RFID系统由读写器和标签组成。

读写器通过无线电波向标签发送信号，标签接收到信号后进行解码，并将存储的信息发送回读写器。

RFID标签分为主动式标签和被动式标签两种。

主动式标签内置电池，可以主动发送信号；被动式标签则依靠读写器发送的信号供电。

二、RFID系统中的碰撞问题在RFID系统中，当多个标签同时进入读写器的工作范围内时，它们可能会同时响应读写器的信号，导致信号碰撞。

碰撞问题会导致读写器无法准确识别标签，从而降低系统的可靠性和效率。

三、防碰撞算法的分类为了解决RFID系统中的碰撞问题，研究人员提出了多种防碰撞算法。

根据不同的原理和实现方式，这些算法可以分为以下几类：1. 随机算法随机算法是最简单的防碰撞算法之一。

它通过在读写器发送的信号中添加随机延迟来避免碰撞。

每个标签在接收到读写器信号后，随机选择一个延迟时间后再发送响应信号。

这样可以降低多个标签同时发送信号的概率，减少碰撞的发生。

然而，随机算法的效率较低，可能会导致系统的响应时间延长。

2. 二进制分割算法二进制分割算法是一种基于二进制编码的防碰撞算法。

它将标签的ID按照二进制编码进行分割，每次只处理一位二进制数。

读写器发送的信号中包含一个查询指令，标签根据自身ID的某一位和查询指令进行比较，如果相同则发送响应信号，如果不同则保持沉默。

通过逐位比较，最终可以确定每个标签的ID。

二进制分割算法具有较高的效率和可靠性，但对标签ID的编码方式有一定要求。

3. 动态算法动态算法是一种基于动态时间分配的防碰撞算法。

它通过读写器和标签之间的协调来避免碰撞。

读写器会发送一个时间窗口，标签根据自身ID的某一位和时间窗口进行比较，如果相同则发送响应信号，如果不同则保持沉默。

RFID复习题一、概念题1、RFID常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等等，俗称是什么。

2、RFID按工作频率可以分为几种。

3、什么是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换成电磁波的装置，在RFID系统中，射频标签和读写器中都包含该装置。

4、我国UHF RFID的主要频段。

5、典型的RFID系统主要构成，一般我们把中间件和应用软件统称为应用系统。

6、什么是一个捕捉和处理RFID标签数据的设备，它能够将数据写到RFID标签中，可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统之中。

7、RFID中间件平台主要分为哪3个层次。

8、RFID系统的安全和隐私威胁涉及的对象主要隐患。

9、RFID系统测试的内容也主要包括内容。

10、EPC编码原则。

11、RFID系统是指采用RFID电子标签为识别标志的应用系统，通常由几部分造成。

12、掌握RFID的应用在哪几个方面。

13、13.56MHz RFID标签的应用在哪些领域。

14、13.56MHz RFID标签是什么15、13.56MHz标签读写器16、在物品识别技术中，哪项不是“有生命”识别技术。

（）17、接触式逻辑加密卡的应用领域。

18、 RFID技术特征。

19、读写器中负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号的设备是什么。

20、什么是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。

二、综合技能题1、RFID系统工作原理图，根据图，简述该系统的工作原理。

2、简述RFID工作频率的分类及主要应用领域。

3、比较EPC和UID标准，分析其主要区别。

4、电子标签的内部结构，描述各模块的功能。

5、RFID中间件系统架构，描述下图中“设备驱动适配”、“事件处理引擎”、“规则引擎”、“规则库”的功能。

6、简述逻辑加密卡的主要应用领域7、什么是125KHZID卡，他的主要优点是什么？8、13.56MHz RFID标签的特点是什么，主要应用领域有哪些9、每章课后作业。

防碰撞算法在RFID系统中的应用指南随着物联网技术的快速发展，RFID（Radio Frequency Identification）技术被广泛应用于各个领域，如物流管理、零售业、医疗保健等。

然而，由于RFID系统中存在多个标签同时被读取的情况，碰撞问题成为了一个重要的挑战。

为了解决这一问题，防碰撞算法在RFID系统中得到了广泛的研究和应用。

一、防碰撞算法的基本原理防碰撞算法的目标是在多个标签同时被读取的情况下，保证每个标签都能被准确地识别和读取。

基于此，防碰撞算法可以分为两种类型：基于时隙的算法和基于查询的算法。

基于时隙的算法是最常见的一种防碰撞算法。

它将时间划分为若干个时隙，每个时隙只允许一个标签进行通信。

系统首先发送一个询问指令，所有标签都会在某个时隙内回应。

如果有多个标签在同一时隙内回应，系统会将这些标签的ID进行编码，然后再次发送询问指令，直到所有标签都被准确地读取。

基于查询的算法则是通过发送特定的查询指令来避免碰撞。

系统首先发送一个广播查询指令，所有标签都会回应。

然后，系统会根据标签的回应情况，发送相应的查询指令，直到每个标签都被准确地读取。

二、防碰撞算法的应用指南1. 根据应用场景选择合适的算法不同的应用场景对防碰撞算法的要求不同。

在标签数量较少、读取速度要求较高的情况下，基于时隙的算法更适合；而在标签数量较多、读取速度要求不高的情况下，基于查询的算法更适合。

因此，在选择防碰撞算法时，需要根据具体的应用场景进行合理的选择。

2. 考虑标签的特性和环境因素不同的标签具有不同的特性，如读取范围、传输功率等。

在设计防碰撞算法时，需要考虑这些特性，并根据实际情况进行调整。

同时，环境因素如电磁干扰、多径效应等也会影响标签的读取效果，需要在算法设计中进行充分考虑。

3. 优化算法的性能防碰撞算法的性能对整个RFID系统的读取效率和可靠性有着重要的影响。

为了提高算法的性能，可以采取以下措施：- 优化查询指令的设计，减少不必要的查询次数；- 采用分组查询的方式，将标签分为若干组，每次查询一组标签，减少碰撞的可能性；- 结合信道编码技术，提高标签的识别率。

收稿日期:2009-05-02;修回日期:2009-07-30作者简介:王铖岑(1986-),女,江苏如皋人,硕士研究生,研究方向为企业信息化;导师:邓建明,博士,硕士生导师,研究方向为软件理论及软件工程。

RFID 系统防碰撞算法王铖岑(东南大学软件学院,江苏南京210096)摘　要:无线射频识别(RFID )系统经过多年的发展已经成为人们日常生产、生活中重要的一部分了。

在RFID 系统的研究中,防碰撞(Anti -collision )是一个重要的问题,并且会在很大程度上影响RFID 系统的性能。

针对三种不同的碰撞类型对防碰撞算法进行了分类,其中有些算法已经成为了工业界的标准。

另外,对RFID 系统中一些特殊应用中的防碰撞算法进行了介绍。

通过完整的综述,希望读者能够了解防碰撞算法进展,掌握防碰撞算法未来的研究方向。

关键词:无线射频识别;防碰撞;时间片;多读写器中图分类:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1673-629X (2010)01-0029-04RFID Anti -collision :Standards ,Algorithms and ProtocolsWAN G Cheng 2cen(College of S oftware Engineering ,S outheast University ,Nanjing 210096,China )Abstract :With years of rapid development ,radio frequency identification (RFID )systems have been playing an important role both in our daily life and work.In the research area of RFID systems ,anti -collision is one of the major problems ,and has a great influence on the performance of RFID systems.According to different types of collisions ,categorizes various proposed anti -collision algorithms ,some of which have been adopted as industry standards.In addition ,presents some anti -collision algorithms tailored for special applications.Through the survey ,hope that audiences can get an explicit view of the state -of -art of anti -collision algorithms ,and know how to pursue the future research.K ey w ords :radio frequency identification ;anti -collision ;timeslot ;multi -reader0　引　言无线射频识别(Radio Frequency Identification ,RFID )技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据的信息。

RFID防碰撞算法综述【摘要】射频识别技术RFID是目前正快速发展的一项新技术，它通过射频信号进行非接触式的双向数据通信，从而达到自动识别的目的。

随着RFID技术的发展，如何实现同时与多个目标之间的正确的数据交换，即解决RFID系统中多个读写器和应答器之间的数据碰撞，成为了限制RFID技术发展的难题，采用合理的算法来有效的解决该问题，称为RFID系统的防碰撞算法。

采用时分多路存取技术，相关的算法有ALOHA法、时隙ALOHA法、二进制搜索法、动态二进制搜索法等。

在各种算法当中，二进制树算法因为它识别应答器的确定性，成为了应用最广泛的一种，多个国际标准均对其进行了规定，这推动了防碰撞算法的发展，全文针对RFID系统二进制树防碰撞算法，进行了理论与实践方面的探讨。

【关键词】：射频识别；防碰撞算法；读写器；应答器；Abstract: RFID is a newly developed technology which communicates through the non-contact RF signal，so as to achieve objective automatic identification．Along with the development of RFID technology，how to realize Data Exchange accurately among Multiple Targets at the same time becomes the key problem of RFID technology．RFID anti-collision algorithm is the solution to the above mentioned problems．In TDMA, there are several anti-collision algorithms, such as ALOHA, Slotted ALOHA, Binary Search, Dynamic Binary Search and so on.Key Words：RFID；Anti-collision；Read／Write Devices；Transponders1、RFID技术简介自动设备识别技术是目前国际上发展很快的一项新技术，英文名称为Automatic Equipment Identification，简称AEI，它通过一些先进的技术手段，实现人们对各种设备在不同状态下的自动识别和管理。

RFID防碰撞算法摘要RFID防碰撞算法学习RFID中的碰撞问题主要分为两类：⼀是阅读器碰撞问题，它产⽣于同⼀个物理区域内存在多个不同的阅读器，它们以同⼀频率同时与区域内的标签通信⽽引起的冲突。

另⼀类是标签碰撞问题，如过标签同事处于阅读器的有效⼯作区内时，可能会发⽣多个标签同时发送信号的情况，这时要求阅读器能在很短的时间内识别多个标签，由于阅读器和标签通信共享⽆线信道，阅读器或标签的信号可能发⽣信道争⽤，信号互相⼲扰等问题，使阅读器不能正确识别标签。

在实际使⽤中，多标签碰撞是造成⼲扰的主要原因。

基本多地址接⼊⽅法频分多址FDMA（ Frequency Division Multiple Access）是通过使⽤不同的频段，实现信号的同时传输。

对于RFID系统来说，可以使⽤频率可调的电⼦标签。

这样完全可以防⽌碰撞，但是这需要阅读器为每个接收通路配备单独的接收通道，对阅读器的性能要求过⾼，成本过⾼，只适合在特殊场合使⽤。

空分多址SDMA（Space Division Multiple Access）是利⽤空间范围的分割实现通信的同时进⾏。

这是⼀种很古⽼的多址⽅法。

要达到SDMA的效果，要求单个阅读器作⽤范围很⼩，为此，可以把⼤量阅读器和天线覆盖⾯积并排安置在⼀个阵列中，使得单个阅读器的通信容量在相邻的区域内可重复使⽤。

当电⼦标签经过这个阵列时，与之最近的阅读器便可与之通信，由于每个阅读器的影响范围很⼩，使得相邻阅读器⼯作范围内的其他电⼦标签可以正常⼯作不受影响。

空分多址SDMA技术，由于需要安装有⾃适应定向天线的读写器，其复杂度很⾼，成本也过⾼，⽽且识别速度较慢，故此技术仅被应⽤于某些特殊的领域。

码分多址CDMA （Code Division Multiple Access）是最新发展起来的⼀种多址⽅式，它的应⽤范围很⼴，但是却不适合RFID系统。

CDMA技术基于扩频通信，即需要把要传送的信号先扩频，再编码调制，发送的是宽带信号。

多址技术在射频识别系统工作时，通常会有一个以上的射频标签同时处在阅读器的作用范围内，这样如果有两个或两个以上的标签同时发送数据，就会导致通信上的冲突。

为了防止这些冲突的产生，射频识别系统中需要设计相应的防碰撞技术。

在通信中我们称这种技术为多址技术。

多址通信(Multiple Access Communication)是指在各个竞争用户中，共享通信信道容量的通信方式。

多址通信相当于ISO 参考模型中的数据链路层的一部分，有时直接称作媒质寻址控制(MAC)，常见的多址媒质有卫星通信信道、地面无线电信道、电缆和光缆等。

多数寻址使用的多址媒质是广播信道。

在广播信道中，信号由一个能被许多接收机接收的发射机产生。

每种多址媒质具有不同的特性，其特性影响多址协议的设计。

通常根据多址通信的性能参数来评价一个系统。

多址通信系统的主要性能参数是:平均通过量、平均分组时延和稳定性。

对于一个好的多址协议设计而言，系统的平均通过量和平均分组时延越小越好，并且在较长时间内，平均通过量和延迟性基本保持不变。

解决这些问题的方法有四种:空分多址法(SDMA-Space Division Multiple Access)、频分多址法(FDMA-Frequency Division Multiple Acess),时分多址法(TDMA-Time Division Multiple Access)和码分多址法(CDMA-Code Division Multiple Access)。

1. 空分多址法是在分离的空间范围内重新使用确定的资源(通信容量)的技术。

实现方法有两种:一种方法是使单个阅读器之间的相互作用距离明显减少，把大量的阅读器和天线的覆盖面积并排地安置在一个阵列之中，当标签经过这个阵列时与之最近的阅读器可以与之进行通信;另一种方法是在阅读器上利用一个电子控制定向天线，该天线的方向图直接对准某个标签(自适应的SDMA ，所有不同的标签可以根据它在阅读器作用范围内的角度位置区分开来)。