【正文】 Request(11100101)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)，將自身序列號與 SN(1ll 00101)比較，其中 T1(10100101)序列號小于該值，則 Tl返回序列號，在讀寫器接收端不發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 10100l01，做如下處理：將該值作為下一次 Sleep 命令參數(shù)值，即 Sleep(10100101)。采用該返回思路的二進(jìn)制樹算法，稱為退避式二進(jìn)制樹算法。 2． 4． 3 性能評價 與 3． 3． 2基本二進(jìn)制樹實例圖比較可知，動態(tài)二進(jìn)制樹算法的識別過程中，節(jié)點數(shù)目，循環(huán)輪次都是一樣的，但是每次循環(huán)過程中，讀寫器命令與應(yīng)答器指令所攜帶的參數(shù)都是在動態(tài)改變長度的，所以動態(tài)算法的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面，一是算法執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)傳輸時間；二是算法執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)信息量。發(fā)生碰撞時，將最大序列號中對應(yīng)的碰撞起始位置為 0。注：Request( )初始值設(shè)為 Request(1l111111)，約定當(dāng)參數(shù)值為全 1時，應(yīng)答器返回完整序列號。假設(shè)有 n個應(yīng)答器，從讀寫器到應(yīng)答器的傳輸時間為 tl，反之為 t2．總時間為 t，則傳輸?shù)目倳r間 t 可以用式 來表示【 22】： 數(shù) 學(xué)歸納法證明如下： 假設(shè)只有一個應(yīng)答器，則讀寫器發(fā)送命令，應(yīng)答器響應(yīng)，無碰撞，識別出應(yīng)答器。 (11)啟動第四輪循環(huán)，讀寫器發(fā)送 Request(1l111111)命令，除 Tl， T3， T2外所有應(yīng)答器響應(yīng)該命令，將自身序列號與該 SN(11l1l111)比較，均小于該值，則所有應(yīng)答器均返回自身序列號給讀寫器，因為只有應(yīng)答器 T4 返回數(shù)據(jù)，所以在讀寫器接收端不發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 11101101，讀寫器做如下處理：將該數(shù)值作為下一次 Sleep 命令攜帶的參數(shù)值，即 Sleep(1l1 01101)。 (3)讀寫器發(fā)送 Request(11100101)命令，所有應(yīng)答器響應(yīng)該命令，將自身序列號與該 SN(111 00l01)比較，其中 Tl(10100l01)的序列號小于該值，則 Tl返回自身序列號給讀寫器，在讀寫器接收端不發(fā)生碰撞，讀寫器檢測到返回數(shù)據(jù)為 10100101，讀寫器做如下處理：將該數(shù)值作為下一次 Sleep 命令攜帶的參數(shù)值，即 Sleep(10100101)。 (4) 循環(huán)這個過程，就可以選出一個最小序列號的應(yīng)答器，與該應(yīng)答器進(jìn)行正常通信后，發(fā)出命令使該應(yīng)答器進(jìn)入休眠狀態(tài)，即除非重新上電，否則不再響應(yīng)讀寫器請求命令。事實上，分類所得的這些算法中也有互相重合的，如動態(tài)二進(jìn)制樹算法既可以采用前進(jìn)思路，也可以采用退避思路。一般來說， 在二進(jìn)制樹防碰撞算法中，系統(tǒng)都能夠滿足馬爾可夫鏈的兩個遍歷性分布條件，即作為一種確定型的算法，二進(jìn)制樹防碰撞算法是穩(wěn)定的。 圖 2． 1 應(yīng)答器序列號數(shù)據(jù)格式 讀寫器與應(yīng)答器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，往往要傳輸序列號的部分或者全部位，此時的傳輸順序定義為：先發(fā)送低位，再發(fā)送高位。 在上述前提下，有兩種類型的通信方式，一種是讀寫器發(fā)送的數(shù)據(jù)同時被多個應(yīng)答器接收，稱為“無線廣播”，另一種是多個應(yīng)答器的數(shù)據(jù)同時傳送給讀寫器，稱為“多路存取”，兩者都是無線電技術(shù)中長期面臨的難題，同時也發(fā)展出一系列相應(yīng)的解決思路，一般來說分為四種，即空分多路 (SDMA)，碼分多路 (CDMA),頻分多路 (FDMA)，時分多路 (TDMA)，從 RFID 系統(tǒng)的通信形式、功耗、 系統(tǒng)復(fù)雜性以及成本多方面綜合考慮，時分多路法是最有實際應(yīng)用價值的，它也是目前RFID 防碰撞算法應(yīng)用中最廣泛的一類，時分多路 法的基本思想是把整個可供使用的通路容量按時間分配給多個用戶，從而達(dá)到在不同時隙將各個應(yīng)答器一 一識別出來的目的【 11】 。系統(tǒng)的介紹了 RFID 技術(shù)，描述了典型 RFID 系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)組成，提出了 RFID 系統(tǒng)的分類思想，講述了 RFID 系統(tǒng)的工作原理，以及其應(yīng)用范圍，重點強(qiáng)調(diào)了 RFID 技術(shù)的現(xiàn)狀和所面臨的主要問題，由此體現(xiàn)了研究 RFID 關(guān)鍵技術(shù)防碰撞算法的意義，明確了本文的主要研究內(nèi)容。 1． 4 課題提出的背景及其意義 早期的 RFID 技術(shù)很少涉及到防碰撞問題，而在近年來，隨著 RFID 技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，使得防碰撞問題日 益成為制約 RFID 發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，原因有兩個，首先，早期的 RFID 一般是近距離感應(yīng)耦合式系統(tǒng)，其操作頻率 功率普遍較低，讀取的速度慢，范圍小，所以也較少有發(fā)生碰撞的可能，而目前 RFID應(yīng)用中多目標(biāo)識別成為了主流方向，這就要求實現(xiàn)在多個物品中正確的識別出單個目標(biāo)；其次，早期的 RFID 應(yīng)用沒有統(tǒng)一的規(guī)范，各個廠家的 RFID 產(chǎn)品也僅是 10 應(yīng)用在單個的系統(tǒng)當(dāng)中，不存在碰撞的可能，而近年來 RFID 應(yīng)用迅速發(fā)展，各個不同 RFID 制造商的產(chǎn)品之間的不兼容，也帶來了碰撞問題。而要建立一個全球互聯(lián)的 RFID 產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn) RFID技術(shù)的飛躍發(fā)展，就必須解決標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的難題，近年來，隨著 RFID 技術(shù)的應(yīng) 用越發(fā)廣泛，有識之士都意識到并著手解決這個問題，目前主要有兩種思路，一是生產(chǎn)出適應(yīng)于不同標(biāo)準(zhǔn)，多制式兼容的 RFID 產(chǎn)品，二是制定一個統(tǒng)一的 RFID碩十學(xué)位論 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 (2)身份識別 利用 RFID 技術(shù)，將應(yīng)答器嵌入到身份證，護(hù)照等各種證件當(dāng)中 ，甚至植入動物皮毛，用來跟蹤和識別目標(biāo)。 根據(jù)應(yīng)答器供電方式， RFID 系統(tǒng)可以分為三個方面： (1)無源系統(tǒng)：由讀寫器負(fù)責(zé)給應(yīng)答器供電。微軟公司近年來也介入了 RFID 技術(shù)領(lǐng)域，所瞄準(zhǔn)的就是 RFID 系統(tǒng)后端應(yīng)用的相關(guān)軟件和服務(wù)。通常來說，應(yīng)答器由耦合元件和微電子芯片組成，主要電氣性能為工作頻率，讀寫能力，數(shù)據(jù)傳輸率，信息數(shù)據(jù)存儲量，防碰撞能力，信息安全性能等，應(yīng)答器的分類也是以這些性能為依據(jù)的，例 如根據(jù)存儲器可將應(yīng)答器分為 EEPROM， FROM(鐵電存儲器 )， SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲器 )，根據(jù)信息注入方式可分為集成電路固化，現(xiàn)場 線改寫，現(xiàn)場無線改寫，根據(jù)電源供給方式分為無源，半無源，有源。在傳統(tǒng)思路中，一般是通過單片機(jī)來進(jìn)行算法處理，隨著 RFID 技術(shù)的發(fā)展，未來的一個重要方向是現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA，做為一種現(xiàn)場可編程的專用集成電路， FPGA 擁有高速度，可編程等多個適應(yīng)于算法處理的優(yōu)點，從而為 RFID 防碰撞算法問題開辟了新的有效途徑根據(jù)上述分析，全文針對 RFID系統(tǒng)二進(jìn)制樹防碰撞算法 ，進(jìn)行了理論與實踐方面的探討，主要分為三個方面，首先是二進(jìn)制樹算法的理論研究，將現(xiàn)有的二進(jìn)制樹算法進(jìn)行了歸納，匯總為基本算法，動態(tài)算法，退避式算法三類，闡述了各個算法的思路，對其進(jìn)行了性能評價；其次，在現(xiàn)有的三類防碰撞算法的基礎(chǔ)上，提出了一種新的改進(jìn)型二進(jìn)制樹算法，該算法識別速度快，執(zhí)行效率高，極大的改進(jìn)了識別效果。 【 關(guān)鍵詞 】 ： 射頻識別；防碰撞算法；讀寫器；應(yīng)答器；現(xiàn)場可編程門陣列 Abstract RFID is anewly developedtechnologywhich municates through the—contact RF signal，so asto achieve objective automatic identification． Along with the development of RFID technology， how to realize Data Exchange accurately amongMultiple Targets at the same time bees the key problem of RFID technology． RFID anticollision algorithm is the solution to the above mentioned problems． In all the algorithms， binary algorithm is most widely used as an international standard fbr its exactness ofidentincation． International standards have put forward manyregulations on binary algorithm． It not onlypromotes the development of anti． coUision algorithm， but also b“ngs the conflict to a unilFied solution． Traditionalideas in general are handled byMCU． Along with the development ofRFID technology， an imponant direction in the f． uture is the field programmable gates arrayFPGA． As kindof integrated circuitsthatcanbe programmed in the field， FPGA is fast and programmable． All these adVantagesopenup anewef active way ofRFIDanti． collisionarithmetic． In viewof the above problems， this paperprobes into the RFID systembinary prevent collisionf． rom the perspectives ofboth theory and practice． It canbediVided into three aspects： 6rstly， theoretical researchon binary algorithm． It sums up all thebinary algorithms in being and gather to three categorys suchas Basic algorithm， Dynamic algorithm and Backoff algorithm． MoreoVer， it Expounds the idea of the various algorithms and evalues their perf6rmance； secondary， it introduces an improved version of algorithm onthe basis of specinc standard． This algorithm has f． ast recognition， high efnciency and greatly improved the identification results． Key Words： RFID； Anticollision； Read／ Write DeVices； Transponders； FPGA 4 目 錄 1 引言 ....................................................... 6 1． 1 RFID 技術(shù)簡介 .................................................. 6 1． 2 RFID 系統(tǒng) ...................................................... 6 1． 2． 1 RFID 系統(tǒng)組成 ............................................ 6 1． 2． 2 RFID 系統(tǒng)分類 ............................................ 7 1． 2． 3 RFID 系統(tǒng)工作原理 ........................................ 8 1． 3 RFID 技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展 .......................................... 8 1． 3． 1 RFID 技術(shù)應(yīng)用 ............................................... 8 1． 3． 2 RFID 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化 .......................................... 9 1． 3． 3 RFID 防碰撞算法 .......................................... 9 1． 4 課題提出的 背景及其意義 ......................................... 9 1． 5 本文的主要工作 ................................................ 10 2 現(xiàn)有 RFID 二進(jìn)制樹防碰撞算法 ................................. 11 2． 1 RFID 防碰撞算法概述 ........................................... 11 2． 2 RFID 二進(jìn)制樹防碰撞算法概述 ................................... 11 2． 2． 1基本概念 ................................................ 11 2． 2． 2性能指標(biāo)