【正文】 FGSJJLKSJGKL。設(shè)在整個識別過程中探測到 M 次只有 1 個碰撞位，通過動態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形算法的直接識別相當(dāng)于減少了二進(jìn)制搜索樹的 M 個葉子結(jié)點(diǎn)（圖 所示），此時只需查詢指令發(fā)送次數(shù)為： S（ N）＝ 2*（ N－ M）－ 1 （ 3） 圖 1 位碰撞直接識別演示圖 特別地，當(dāng) 2N個標(biāo)簽第一次發(fā)送 Request（ 1）識別指令只探測出 N 個碰撞位時，可知識別過程中將出現(xiàn)連續(xù)的 1 位碰撞，此時： M＝ 2N/2＝ 2N－ 1 （ 4） 閱讀器識別 2N個標(biāo)簽的查詢次數(shù)為： S（ 2N）＝ 2*（ 2N－ 2N－ 1）－ 1＝ 2N－ 1 （ 5） 系統(tǒng)的有效服務(wù)率即吞吐率為： K＝ 2N/S（ 2N）＝ 2N/(2N－ 1)＝ 1 （ 6） 對比后退式二進(jìn)制樹形搜索算法需要發(fā)送次 S（ 2N）＝ 2N＋ 1－ 1 查詢指令，而系統(tǒng)吞吐率為 K＝ 0． 5。 后退式二進(jìn)制算法 閱讀器識別 N 個標(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） 以下對比動態(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 個標(biāo)簽的查詢次數(shù)為 S（ N）＝ 2N－ 1。 指令 第 1 次發(fā)送 第 2 次發(fā)送 第 3 次發(fā)送 Request 1 1100 1 TAG1 11001011 11001011 （靜默） TAG2 11001001 11001001 （靜默） TAG3 11010100 （不應(yīng)答） 11010100 TAG4 11011100 （不應(yīng)答） 11011100 接收解碼 110xxxxx 識別 11001011 識別 11010100 11011100 11001001 FGSJJLKSJGKLJG JLS JGKJ KJ SKJ KJSKLGJKSJLKSJKL KSGK JKLGJSLSK JSGKL JLSGJSLJ GJGKL JLSJ KL JGKL JGKL JKL 由此可見，動態(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。規(guī)定 Request（ ID）為標(biāo)簽把自己的 ID 號與 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。發(fā)送過程如表 所示。同樣分別執(zhí)行 Quiet 指令，屏蔽掉這兩個標(biāo)簽，使它們都處于 “ 靜默 ” 狀態(tài)。 第 3 次，閱讀器發(fā)送 Request（ 1）命令； TAG 4 應(yīng)答；同理閱讀器可解碼得 ID數(shù)據(jù)為： 1101x100。最后分別執(zhí)行 Quiet指令，屏蔽掉兩個標(biāo)簽，使它們都處于 “ 靜默 ” 狀態(tài)。因?yàn)橹挥幸粋€碰撞位，閱讀器可以直接識別出存在 ID 為 11001001 和 ID 為 11001011 的兩個標(biāo)簽。可得下一次 Request 命令所需的 ID 參數(shù)為： 1100。碰撞的最高位為 D4 位。 表 ID 參數(shù)表 TAG ID 1 11001011 2 11001001 3 11010100 4 11011100 開始，閱讀器對區(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。 識別標(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。若有多位碰撞發(fā)生時，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)。 檢測是否有 1 位碰撞位發(fā)生。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。 Quiet（ ID） — 靜默指令。 Read－ Write— 讀寫指令。 Select（ ID） — 選擇指令。如 Request（ 10）表示 ID 開始兩位為 10的所有標(biāo)簽應(yīng)答。該 ID 長度小于或等于標(biāo)簽的 ID 長度。假如有兩個標(biāo)簽，其 ID 號為10011111 和 10111011，利用 Manchester 可識別出 3 和 6 位碰撞。當(dāng)兩個或多個 標(biāo)簽同時返回的數(shù)位有不同之值時，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)生了錯誤，應(yīng)進(jìn)一步搜索。 ① Manchester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。動態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索法具有以下兩個特點(diǎn)： （ 1）發(fā)送指令長度動態(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。 動態(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，提出動態(tài)調(diào)整二進(jìn)制樹形搜索的改進(jìn)算法。但其發(fā)送指令長度比較固定，仍需進(jìn)一步改善 。動態(tài)二進(jìn)制算法對發(fā)送指令長度進(jìn)行了研究，但未對多個標(biāo)簽的連續(xù)有序性讀取進(jìn)行分析。 目 前樹分叉算法主要有 IS018000－ 6B 的二進(jìn)制搜索算法、動態(tài)二進(jìn)制防沖撞算法、后退式二進(jìn)制樹形搜索算法 等。由于 ALOHA 算法 隨機(jī)性大，當(dāng)大量標(biāo)簽并存時，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。其中， TDMA 時分多址方式由于應(yīng)用簡單，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。 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 RFID 的標(biāo)簽防沖撞問題進(jìn)行分析。由于整個閱讀器系統(tǒng)一般是一個 靜止的體系，只需在全局上合理分配時間和頻率就可有效地克服閱讀器碰撞問題。標(biāo)簽沖撞是指多個標(biāo)簽同時響應(yīng)閱讀器的命令而發(fā)送信息，引起信號沖突，使讀寫器無法識別標(biāo)簽。由于 EPC 標(biāo)準(zhǔn)和 ISO 標(biāo)準(zhǔn)在 RFID 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。由于閱讀器和標(biāo)簽通信共享無線信道，閱讀器和標(biāo) 簽的信號可能發(fā)生沖突，使閱讀器不能正確識別標(biāo)簽，即發(fā)生了碰撞（ Collision）。 這些都是 選擇編碼方法的考慮因素 。 在 RFID 系統(tǒng)中，當(dāng)電子 標(biāo)簽是無源標(biāo)簽時，經(jīng)常要求基帶編碼在每兩個相鄰數(shù)據(jù)位元間具有跳變的特點(diǎn)，這種相鄰數(shù)據(jù)間有跳變的碼，不僅可以保證在連續(xù)出現(xiàn) “0” 的時候?qū)﹄娮訕?biāo)簽的能量供應(yīng)，而且便于電子標(biāo)簽從接收到的碼中提取時鐘信息患。為了保證系統(tǒng)的正常工作，信道編碼方式首先必須保證不能中斷讀寫器對電子標(biāo)簽的能量供應(yīng)。用 XOR 門的 D 觸發(fā)器就能很容易地從 NRZ 信號中產(chǎn)生差動編碼，具體電路如圖 所示。因此，對接收器來說，位節(jié)拍比較容易重建。 圖 差動雙相編碼 （ 5）米勒（ Miller）編碼 米勒編碼在半個位周期內(nèi)的任意邊沿表示二進(jìn)制 “1” ，而經(jīng)過下一個位周期中不變的電平表示二進(jìn)制 “0” 。此外，在每個位周期開始時，電平都要反相。單極性歸零編碼可用來提取位同步信號。當(dāng)多個電子標(biāo)簽同時發(fā)送的數(shù)據(jù)位有不同值時，接收的上升邊和下降邊互相抵消，導(dǎo)致在整個位長度內(nèi)是不間斷的副載波信號，由于該狀態(tài)不允許，所以讀寫器利用該錯誤就可以判定碰撞發(fā)生的具體位置。 圖 曼徹斯特編碼 曼徹斯特編碼在采用負(fù)載波的負(fù)載調(diào)制或者反向散射調(diào)制時，通常用于從電子標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)檫@有利于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤。 （ 2）曼徹斯特（ Manchester）編碼 曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼（ Split－ Phase Coding）。 （ 1）反向不歸零（ NRZ， Non Return Zero）編碼 反向不歸零編碼用高電平表示二進(jìn)制 “1” ，低電平表示二進(jìn)制 “0” ，如圖 所示。 RFID 數(shù)據(jù)傳輸常用編碼格式 可以用不同形式的代碼來表示二進(jìn)制的 “1” 和 “0” 。解調(diào)器的作用是解調(diào)獲取信號，以便再生基帶信號。調(diào)制器用于改變高頻載波信號，即使載波信號的振幅、頻率或相位與調(diào)制的基帶信號相關(guān)。按讀寫器到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸方向，是讀寫器（發(fā)送器）中的信號編碼（信號處理）和調(diào)制器（載波電路），傳輸介質(zhì)（信道），以及電子標(biāo)簽（接收器）中的解調(diào)器（載波回路）和信號譯碼（信號處理）。讀寫器和電子標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸構(gòu)成了與基本通信模型相類似的結(jié)構(gòu)。應(yīng)答器是 RFID 系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時序。 閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀 /寫裝置，是 RFID 系統(tǒng)信息控制和處理中心。 一套完整的 RFID 系統(tǒng) , 是由閱讀器 (Reader)與電子標(biāo)簽 (TAG)也就是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成 , 其工作原理是 Reader 發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給 Transponder, 用以驅(qū)動 Transponder 電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時 Reader 便依序接收解讀數(shù)據(jù) , 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。從應(yīng)用評價標(biāo)準(zhǔn)來說，使用者在應(yīng)用軟件端的用戶體驗(yàn)是判斷一個 RFID 應(yīng)用案例成功與否的決定性因素之一。 RFID 應(yīng)用系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件（ application software）是直接面向 RFID 應(yīng)用最終用戶的人機(jī)交互界面，協(xié)助使用者完成對讀寫器的指令操作以及對中間件的邏輯設(shè)置，逐級將 RFID 原子事件轉(zhuǎn)化為使用者可以理解的業(yè)務(wù)事件，并使用可視化界面進(jìn)行展示。中間件在 RFID 應(yīng)用中除了可以屏蔽底層硬件帶來的多種業(yè)務(wù)場景、硬件接口、適用標(biāo)準(zhǔn)造成的可靠性和穩(wěn)定性問題，還可以為上層應(yīng)用軟件提供多層、分布式、異構(gòu)的信息環(huán)境下業(yè)務(wù)信息和管理信息的協(xié)同。 RFID 標(biāo)簽芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶處理單元和 EEPROM 存儲單元四部分。 RFID 標(biāo)簽中存儲一個唯一編碼，通常為 64bits、 96bits 甚至更高，其地址空間大大高于 條碼所能提供的空間，因此可以實(shí)現(xiàn)單品級的物品編碼。 電子標(biāo)簽 RFID 標(biāo)簽俗稱電子標(biāo)簽，也稱應(yīng)答器（ tag, transponder, responder），根據(jù)工作方式可分為主動式（有源）和被動式（無源）兩大類，本文主要研究被動式 RFID 標(biāo)簽及系統(tǒng)。天線在 RFID 系統(tǒng)中的重要性往往被人們所忽視，在實(shí)際應(yīng)用中，天線設(shè)計參數(shù)是影響 RFID 系統(tǒng)識別范圍的主要因素。 RFID 系統(tǒng)中包括兩類天線，一類是 RFID 標(biāo)簽上的天線，由于它已經(jīng)和 RFID標(biāo)簽集成為一體，因此不再單獨(dú)討論，另一類是讀寫器天線，既可以內(nèi)置于讀寫器中，也可以通過同軸電纜與讀寫器的射頻輸出端口相連。在物聯(lián)網(wǎng)中，讀寫器將成為同時具有通訊、控制和計算（ munication, control, puting）功能的 C3 核心設(shè)備。在上傳數(shù)據(jù)時，讀寫器 會對 RFID 標(biāo)簽原子事件進(jìn)行去重過濾或簡單的條件過濾，將其加工為讀寫器事件后再上傳，以減少與中間件及應(yīng)用軟件之間數(shù)據(jù)交換的流量，因此在很多讀寫器中還集成了微處理器和嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一部分中間件的功能，如信號狀態(tài)控制、奇偶位錯誤校驗(yàn)與修正等。 FGSJJLKSJGKLJG JLS JGKJ KJ SKJ KJSKLGJKSJLKSJKL KSGK JKLGJSLSK JSGKL JLSGJSLJ GJGKL JLSJ KL JGKL JGKL JKL 第三章 RFID 系統(tǒng)組成及工作原理 RFID 系統(tǒng)組成 閱讀器 讀寫器也稱閱讀器、詢問器（ reader, interrogator），是對 RFID 標(biāo)簽進(jìn)行讀 /寫操作的設(shè)備，主要包括射頻模塊和數(shù)字信號處理單元兩部分。 總之，射頻識別技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢，逐漸的被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化和交通運(yùn)輸控制管理等領(lǐng)域。例如 WalMart、 Tesco、 美國國防部和麥德龍超市都會在它們的供應(yīng)鏈上應(yīng)用 RFID 技術(shù)。 c) Ubiquitous ID 日本的組織，定義了 UID 編碼結(jié)構(gòu)和通信管理協(xié)議。 b) EPCglobal 定義了電子物品編碼的結(jié)構(gòu)和甚高頻的空氣接口以及通訊的協(xié)議。 6． 有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標(biāo)簽。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計，滿足不同應(yīng)用的需求。相對于高頻的電子標(biāo)簽來說，該頻段的電子標(biāo) 簽不需要和金屬分開來。 可能歐洲限制會上升到 2W EIRP。該頻段的波長大概為 30cm 左右。主要是通過電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義