【正文】 ID 系統(tǒng)上主要采用無源標(biāo)簽和 RTF 的工作方式，所以一般的防沖撞技術(shù)都基于無源標(biāo)簽和 RTF 方式。RFID 系統(tǒng)中的沖撞分為標(biāo)簽沖撞和閱讀器沖撞。標(biāo)簽沖撞是指多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)閱讀器的命令而發(fā)送信息，引起信號(hào)沖突，使讀寫器無法識(shí)別標(biāo)簽。閱讀器沖撞指多個(gè)閱讀器之間由于工作范圍重疊，導(dǎo)致信息讀取失敗所產(chǎn)生的沖突。由于整個(gè)閱讀器系統(tǒng)一般是一個(gè)靜止的體系，只需在全局上合理分配時(shí)間和頻率就可有效地克服閱讀器碰撞問題。對(duì)于閱讀器沖撞問題比較容易解決，而標(biāo)簽沖撞問題卻成為 RFID 系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。 防沖突算法研究由于 RFID 的沖撞問題主要是標(biāo)簽沖撞問題，故以下針對(duì) RFID 的標(biāo)簽防沖撞問題進(jìn)行分析。對(duì) RFID 沖撞問題的解決一般有 4 種方式：SDMA（Space Division Multiple Access） ，F(xiàn)D －MA （Frequency Division Multiple Access） ，CDMA （Code Division Multiple Access） ，TDMA（Time Division Multiple Access） 。其中，TDMA 時(shí)分多址方式由于應(yīng)用23 / 38簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)大量標(biāo)簽的讀寫，所以被多數(shù)防沖撞算法采用?，F(xiàn)有防沖撞算法主要包括 ALOHA 算法和樹分叉算法兩種。由于 ALOHA 算法隨機(jī)性大，當(dāng)大量標(biāo)簽并存時(shí)，幀沖突嚴(yán)重，引起性能急劇惡化，不適宜大規(guī)模標(biāo)簽讀取。所以主要發(fā)展樹分叉算法。目前樹分叉算法主要有 IS018000－6B 的二進(jìn)制搜索算法、動(dòng)態(tài)二進(jìn)制防沖撞算法、后退式二進(jìn)制樹形搜索算法等。ISO Type B 的防沖突機(jī)制利用隨機(jī)產(chǎn)生的 0、1 信號(hào)達(dá)到二進(jìn)制樹形搜索的目的，本質(zhì)上仍然是基于概率的，不適合大規(guī)模標(biāo)簽讀寫。動(dòng)態(tài)二進(jìn)制算法對(duì)發(fā)送指令長度進(jìn)行了研究，但未對(duì)多個(gè)標(biāo)簽的連續(xù)有序性讀取進(jìn)行分析。后退式二進(jìn)制樹形搜索算法：碰撞發(fā)生時(shí)，根據(jù)碰撞的最高位，跳躍式向前搜索；無碰撞時(shí)，采取后退策略，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的有序讀取。但其發(fā)送指令長度比較固定，仍需進(jìn)一步改善。我們將討論動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索算法，保持標(biāo)簽讀取的有序性，并動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)送指令長度，高效地利用信道。 動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索法用 Manchester 編碼判別位碰撞，保持后退式二進(jìn)制樹算法的后退機(jī)理，提出動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索的改進(jìn)算法。該算法能更快速、有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索法具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）發(fā)送指令長度動(dòng)態(tài)調(diào)整，只發(fā)送位數(shù)高于或等于沖突位的指令位，有效減少發(fā)送指令長度。（2）基于一位沖突直接識(shí)別，當(dāng)只探測(cè)到一位碰撞位時(shí)，可直接識(shí)別出兩個(gè)標(biāo)簽。①M(fèi)anchester 編碼與防沖撞該編碼用邏輯“1”表示發(fā)送數(shù)據(jù)由 1 到 0 的轉(zhuǎn)變即下降沿跳變，用邏輯“0”表示發(fā)送數(shù)據(jù)由 0 到 1 的轉(zhuǎn)變即上升沿跳變。若無狀態(tài)跳變，視為非法數(shù)據(jù)，作為錯(cuò)誤被識(shí)別。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)返回的數(shù)位有不同之值時(shí)，則上升沿和下降沿互相抵消，以至無狀態(tài)跳變，閱讀器可知該位出現(xiàn)碰撞，產(chǎn)生了錯(cuò)誤，應(yīng)進(jìn)一步搜索。利用 Manchester 編碼識(shí)別碰撞位示意圖如圖 。假如有兩個(gè)標(biāo)簽，其 ID 號(hào)為 10011111 和 10111011，利用 Manchester 可識(shí)別出 3 和 6 位碰撞。24 / 38圖 利用 Manchester 編碼識(shí)別碰撞位示意圖②防碰撞指令規(guī)則Request（ID）—請(qǐng)求指令。該 ID 長度小于或等于標(biāo)簽的 ID 長度。與Request（ID）攜帶的 ID 值匹配的標(biāo)簽回送其 ID 值給閱讀器。如 Request（10）表示 ID開始兩位為 10 的所有標(biāo)簽應(yīng)答。并規(guī)定發(fā)送指令 Request（1）后射頻場(chǎng)內(nèi)所有非“靜默”狀態(tài)下的標(biāo)簽都應(yīng)答。Select（ID）—選擇指令。與 Select 攜帶相同 ID 值的標(biāo)簽被激活。Read－Write—讀寫指令。對(duì)被 Select 指令激活的標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作。Quiet（ID）—靜默指令。對(duì)匹配標(biāo)簽進(jìn)行靜默操作，使其不對(duì)閱讀器的任何指令作出反應(yīng)。當(dāng)標(biāo)簽離開閱讀器的作用范圍（等于沒有供應(yīng)電壓）后復(fù)位。③算法要點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)算法要點(diǎn)：首先，閱讀器發(fā)送 Request（1）命令，要求區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽應(yīng)答。檢測(cè)是否有 1 位碰撞位發(fā)生。當(dāng)無碰撞或只有 1 位碰撞位時(shí)，直接識(shí)別標(biāo)簽。若有多位碰撞發(fā)生時(shí)，將碰撞的最高位置 0，高于該位的數(shù)值位不變，低于該位的數(shù)值位忽略，得到下一次 Request 命令所需的 ID 參數(shù)。直到識(shí)別出兩個(gè)標(biāo)簽。識(shí)別標(biāo)簽后，判斷剛才發(fā)送的指令是否為 Request（1） ，若為 Request（1）則發(fā)送結(jié)束，否則下一次 Request 命令所需的 ID 參數(shù)，采用后退策略，由其相鄰的上次發(fā)送指令確定。算法實(shí)現(xiàn)：假設(shè) ID（電子產(chǎn)品代碼）為 8 位，閱讀器作用范圍內(nèi)有 4 個(gè)標(biāo)簽。表 ID 參數(shù)表TAG ID1 110010112 110010013 110101004 11011100開始，閱讀器對(duì)區(qū)域內(nèi)標(biāo)簽處于未知狀態(tài)，所以發(fā)送 Request（1）命令，要求區(qū)域內(nèi)所有的標(biāo)簽應(yīng)答。詳細(xì)執(zhí)行過程如下：第 1 次，閱讀器發(fā)送 Request（1）命令；TAG4 應(yīng)答；閱讀器根據(jù)　Manchester 編碼原理，可解碼得數(shù)據(jù) 110xxxxx，D4 到 D0 位發(fā)生碰撞。碰撞的最高位為 D4 位。算法作以下的處理：將 D4 置 0；高于 D4 位的數(shù)位不變，　即D7D6D5＝110；低于 D4 位的數(shù)位全部忽略。可得下一次 Request 命令所需的 ID 參數(shù)為：1100。第 2 次，閱讀器發(fā)送 Request（1100）命令；標(biāo)簽 ID 前 4 位與 1100 匹配的標(biāo)簽應(yīng)答，即 TAG2 應(yīng)答；同理閱讀器可解碼得 ID 數(shù)據(jù)為：110010x1。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)碰撞位，閱讀器可以直接識(shí)別出存在 ID 為 11001001 和 ID 為 11001011 的兩個(gè)標(biāo)簽。25 / 38此時(shí)，可對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行 Select 選擇，和 Read－Write 讀寫操作。最后分別執(zhí)行 Quiet指令，屏蔽掉兩個(gè)標(biāo)簽，使它們都處于“靜默”狀態(tài)。算法采用后退策略，從相鄰的上次發(fā)送指令（此時(shí)為第 1 次指令）獲得下一次 Request 命令為：Request（1） 。第 3 次，閱讀器發(fā)送　Request（1）命令；TAG4 應(yīng)答；同理閱讀器可解碼得 ID數(shù)據(jù)為：1101x100。也只有一個(gè)碰撞位，閱讀器可以直接識(shí)別出存在　ID 為　11010100和　11011100。同樣分別執(zhí)行 Quiet 指令，屏蔽掉這兩個(gè)標(biāo)簽，使它們都處于“靜默”狀態(tài)。因此時(shí)判斷出執(zhí)行的指令為 Request（1）全返回指令，而只有兩個(gè)標(biāo)簽應(yīng)答，所以可知所有的標(biāo)簽都識(shí)別完畢。發(fā)送過程如表 所示。表 　動(dòng)態(tài)調(diào)整算法發(fā)送過程表同樣的 4 個(gè)標(biāo)簽，用后退式二進(jìn)制樹算法的詳細(xì)執(zhí)行過程如表 。規(guī)定Request（ID）為標(biāo)簽把自己的 ID 號(hào)與 Request 指令攜帶 ID 值比較，若小于或等于，則此標(biāo)簽回送其 ID 給閱讀器。表 　后退式算法發(fā)送過程表從表 和表 對(duì)比可知，識(shí)別同樣的 4 個(gè)標(biāo)簽動(dòng)態(tài)調(diào)整算法只需發(fā)送 3 次查詢指令，8 位 ID 的平均查詢指令發(fā)送長度為 2；而用后退式二進(jìn)制樹形算法為 7 次指令，平均指令發(fā)送長度為 8。指令 第 1 次發(fā)送 第 2 次發(fā)送 第 3 次發(fā)送Request 1 1100 1TAG1 11001011 11001011 （靜默）TAG2 11001001 11001001 （靜默）TAG3 11010100 （不應(yīng)答） 11010100TAG4 11011100 （不應(yīng)答） 11011100接收解碼 110xxxxx 識(shí)別 11001011 識(shí)別 11010100 11011100 1100100126 / 38由此可見，動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索算法比后退式二進(jìn)制樹形算法有明顯的改進(jìn)，能更高效、快速進(jìn)行標(biāo)簽讀寫。（1）時(shí)間復(fù)雜度分析。后退式二進(jìn)制算法閱讀器識(shí)別 N 個(gè)標(biāo)簽的查詢次數(shù)為：S（N）＝2N－1 （1）系統(tǒng)的有效服務(wù)率即吞吐率為：K＝N／S（N）＝0．5 （2）以下對(duì)比動(dòng)態(tài)調(diào)整算法和后退式算法的復(fù)雜度：一般性分析：由于動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索算法是基于后退式二進(jìn)制樹形算法，在最不理想的情況下，也可以保持 N 個(gè)標(biāo)簽的查詢次數(shù)為 S（N）＝2N－1。當(dāng)射頻場(chǎng)中發(fā)生碰撞的標(biāo)簽數(shù)量　N 較大時(shí)，識(shí)別出 1 位碰撞的幾率較大。設(shè)在整個(gè)識(shí)別過程中探測(cè)到 M 次只有 1 個(gè)碰撞位，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形算法的直接識(shí)別相當(dāng)于減少了二進(jìn)制搜索樹的　M 個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)（圖 所示），此時(shí)只需查詢指令發(fā)送次數(shù)為：S（N）＝2*（N－M）－1 （3）圖 1 位碰撞直接識(shí)別演示圖特別地，當(dāng) 2N個(gè)標(biāo)簽第一次發(fā)送 Request（1）識(shí)別指令只探測(cè)出 N 個(gè)碰撞位時(shí)，可知識(shí)別過程中將出現(xiàn)連續(xù)的 1 位碰撞，此時(shí)：M＝2 N/2＝2 N－1 （4）閱讀器識(shí)別 2N個(gè)標(biāo)簽的查詢次數(shù)為：S（2 N）＝2*（2 N－2 N－1 ）－1＝2 N－1 （5）系統(tǒng)的有效服務(wù)率即吞吐率為：K＝2 N/S（2 N）＝2 N/(2N－1)＝1 （6）對(duì)比后退式二進(jìn)制樹形搜索算法需要發(fā)送次 S（2 N）＝2 N＋1 －1 查詢指令，而系統(tǒng)吞吐率為 K＝0．5?？梢?，當(dāng)發(fā)生大規(guī)模標(biāo)簽碰撞時(shí)，標(biāo)簽 ID 號(hào)比較連續(xù)，探測(cè)到 1 位碰27 / 38撞幾率比較大，容易識(shí)別到連續(xù)的 1 位碰撞，此時(shí)識(shí)別過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整算法的時(shí)間復(fù)雜度將比后退式算法以倍數(shù)級(jí)遞減。（2）空間復(fù)雜度分析特別地，當(dāng)識(shí)別標(biāo)簽所發(fā)查詢指令 Request（ID）的碰撞位服從左右對(duì)稱分布時(shí)，L位 ID，用動(dòng)態(tài)調(diào)整算法發(fā)送的平均查詢指令長度為 L／2，與后退式算法固定的 L 位長度相比，節(jié)省了 50％的查詢信息量。一般情況下，當(dāng)射頻場(chǎng)碰撞標(biāo)簽的數(shù)量比較大時(shí)，可以滿足碰撞位發(fā)生在 ID 左半部分和右半部分的概率基本一致，此時(shí)應(yīng)用動(dòng)態(tài)調(diào)整算法可以有效減小發(fā)送信息量，提高發(fā)送速率。28 / 38第五章 基于 RFID 技術(shù)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā) 倉儲(chǔ)管理現(xiàn)狀在長期的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，倉儲(chǔ)業(yè)形成了以部門管理為主的管理體制，大部分倉庫設(shè)備陳舊落后。不少倉庫仍處在人工作業(yè)為主的原始狀態(tài)，人抬肩扛，工作效率低。不少倉庫處在“貨物進(jìn)不來出不去” ，商品在庫滯留時(shí)間過長，或保管不善而破損、霉變，損失嚴(yán)重，加大了物流成本。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和流通體制改革的不斷深化，以及不斷擴(kuò)大開放和對(duì)外貿(mào)易的發(fā)展，要求物流應(yīng)有一個(gè)高速發(fā)展，尤其倉儲(chǔ)業(yè)更要有一個(gè)快速發(fā)展，以適應(yīng)這一新形勢(shì)的需要。充分利用已有的倉儲(chǔ)資源的倉儲(chǔ)社會(huì)化，提高倉儲(chǔ)效率和倉儲(chǔ)業(yè)分工發(fā)展的專業(yè)化功能，加速滿足社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展和促進(jìn)物流效率提高的倉儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化，提高倉儲(chǔ)自身效率，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理的現(xiàn)代化。(1)倉儲(chǔ)機(jī)械化、自動(dòng)化隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械化已是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的基本要求。機(jī)械具有承重能力強(qiáng)、效率高、工作時(shí)間久、損害低等多種特點(diǎn)。倉儲(chǔ)作業(yè)大都負(fù)荷重，作業(yè)量大，作業(yè)環(huán)境惡劣，時(shí)間緊，存在著眾多系統(tǒng)性不安全隱患，因而倉儲(chǔ)機(jī)械化是倉儲(chǔ)業(yè)發(fā)展的必然。倉儲(chǔ)企業(yè)應(yīng)通過機(jī)械化實(shí)現(xiàn)最低的人力作業(yè)，加大企業(yè)集成度，減少人身傷害和貨物損害，提高作業(yè)效率的目標(biāo)，隨著貨物運(yùn)輸包裝向著大型化，托盤化的發(fā)展，倉儲(chǔ)也必然要向機(jī)械化過渡。倉儲(chǔ)自動(dòng)化是指由計(jì)算機(jī)管理控制倉庫的倉儲(chǔ)。在自動(dòng)化倉庫中貨物倉儲(chǔ)管理、環(huán)境管理、作業(yè)控制等倉儲(chǔ)工作，通過住處管理、掃描技術(shù)、條形碼、射頻通信、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，指揮倉庫堆垛機(jī)、傳送帶、自動(dòng)導(dǎo)引車、自動(dòng)分揀等設(shè)備自動(dòng)完成倉儲(chǔ)作業(yè)；自動(dòng)控制空調(diào)、監(jiān)控設(shè)備、制冷設(shè)備進(jìn)行環(huán)境管理；向運(yùn)輸設(shè)備下達(dá)運(yùn)輸指令安排運(yùn)輸?shù)龋徊⑼瑫r(shí)完成單證、報(bào)表的制作和傳遞。對(duì)于危險(xiǎn)品、冷庫暖庫、糧食等特殊倉儲(chǔ)，都有必要采取自動(dòng)化控制的倉儲(chǔ)。(2)倉儲(chǔ)信息化、信息網(wǎng)絡(luò)化對(duì)于存貨品種繁多、存量巨大的物流與配送中心，要提高倉庫利用率，保持高效率的存貨流轉(zhuǎn)，實(shí)施景區(qū)的存貨控制，沒有計(jì)算機(jī)的信息管理和處理是不可能實(shí)現(xiàn)的。倉儲(chǔ)信息化管理包括：對(duì)賬目處理、結(jié)算處理，提供實(shí)時(shí)的查詢；進(jìn)行貨位管理、制作個(gè)中單證和報(bào)告表，進(jìn)行存糧控制，甚至與進(jìn)行自動(dòng)控制等?？梢哉f，倉儲(chǔ)要實(shí)現(xiàn)提高效率、降低損耗，從而降低成本就必須實(shí)現(xiàn)信息化。倉儲(chǔ)是物流的節(jié)點(diǎn)，是企業(yè)存貨管理的核心環(huán)節(jié)。企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營的決策需要倉儲(chǔ)及時(shí)地把存貨信息反饋給管理部門，在充分掌握物品的存糧、儲(chǔ)備、存放地點(diǎn)、消費(fèi)速29 / 38度的情況下，才恩能夠驚醒準(zhǔn)確的生產(chǎn)和經(jīng)營決策。高效的物流管理是建立在對(duì)物流進(jìn)行控制和組織，要想實(shí)現(xiàn)高效的物流管理就需要倉庫、廠商、物流管理者、物流需求者、運(yùn)輸工具之間建立有效的信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)信息共享，通過信息網(wǎng)絡(luò)控制物流，做到倉儲(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)化。 基于 RFID 技術(shù)的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案RFID 物流倉庫系統(tǒng)的目標(biāo)是在倉庫體系中建立一條基于