基于ALOHA的RFID防碰撞算法的研究

【摘要】无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一种应用广泛的非接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号通过空间电磁耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目标的目的。同其它的自动识别技术(条形码技术、光学识别、生物识别等)相比,RFID技术具有精度高、适应环境能力强、非视觉范围读写、寿命长等特优点,广泛应用于工业自动化、交通运输管理、动物和车辆识别、门禁系统、图书管理等领域。随着物联网的迅速发展,RFID技术作为物联网的四大核心技术之一,未来有着十分广阔的应用前景。随着RFID技术大规模的应用,阅读器需要在短时间内准确地识别大量的标签。在RFID系统中,当多个标签同时与阅读器进行通信时,会发生标签碰撞,标签防碰撞算法就是为了解决这个问题。在控制标签成本和算法复杂度的情况下,怎样减少标签的识别时间、提高系统的吞吐率成为了标签防碰撞算法需要重点研究的课题。本文中研究了RFID防碰撞ALOHA算法,并进行了改进。本文首先介绍了RFID系统组成和工作原理,之后重点介绍了射频识别系统中的防碰撞算法,其次着重分析了基于ALOHA系列的标签防碰撞算法,对典型的ALOHA算法进行了详细的性能分析和比较,由此得出影响ALOHA系列算法性能最关键的两个问题：第一,标签数量估计准确度；第二,帧长的调整。最后在深入分析了动态帧时隙ALOHA算法的基础上,分别对标签估计算法和帧长的调整进行了优化：在标签估计中,采取了递归的思想,用一个乘法因子与标签个数相乘,通过碰撞成功时隙数、碰撞时隙数和帧长,求得碰撞时隙标签个数期望值和乘法因子的关系,以求降低错误率；针对DFSA算法中当帧长和标签的个数近似相等时帧长调整频繁和碰撞时隙数过多的问题,提出了一种线性回归的动态帧时隙ALOHA算法,在保持系统吞吐率35%以上的情况下,通过线性拟合求得帧长与未识别标签个数的关系,描述了改进型算法基本原理,对改进算法进行了仿真,分析了系统的吞吐性能。仿真结果表明：优化后的标签估计算法有着更低的错误率；提出的线性回归动态帧时隙ALOHA算法实现简单,降低了标签碰撞时隙数,减少了帧长的调整次数,当标签个数增大时效果更明显,有效地减少了系统时延。
【作者】王康顺；
【导师】陈平华；
【作者基本信息】广东工业大学，计算机科学与技术，2014，硕士
【关键词】RFID；防碰撞算法；ALOHA；标签估计；线性回归；

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