射頻識別系統(tǒng)中標(biāo)簽協(xié)同清點技術(shù)

宋繼偉

摘 要：射頻識別系統(tǒng)中閱讀器一般首先會選擇自己感興趣的標(biāo)簽，在清點時只有選中的標(biāo)簽才參與清點，沒有被選中的標(biāo)簽則不參與清點。由于會有多個標(biāo)簽參與清點，因此存在多個標(biāo)簽同時響應(yīng)閱讀器識別請求，從而發(fā)生沖突。本文提出的射頻識別系統(tǒng)的標(biāo)簽清點方法，用于在一次標(biāo)簽清點任務(wù)中，需要對標(biāo)簽進行多輪清點時，提高標(biāo)簽的清點效率。

關(guān)鍵詞：射頻識別；RFID；標(biāo)簽；輻射；耦合

1 概述

RFID無線射頻識別技術(shù)主要利用無線的方式對標(biāo)簽進行識別，其識別主要由閱讀器和標(biāo)簽完成。閱讀器可以對一個或多個標(biāo)簽進行識別。閱讀器對標(biāo)簽的識別過程被稱為清點過程。

閱讀器一般首先會選擇自己感興趣的標(biāo)簽，在清點時只有選中的標(biāo)簽才參與清點，沒有被選中的標(biāo)簽則不參與清點。由于會有多個標(biāo)簽參與清點，因此存在多個標(biāo)簽同時響應(yīng)閱讀器識別請求，從而發(fā)生沖突。為了能對多個標(biāo)簽進行識別，閱讀器在清點過程中會采用防碰撞的方法來解決多個標(biāo)簽沖突的問題。當(dāng)標(biāo)簽被閱讀器正確識別后，閱讀器會給標(biāo)簽進行確認(rèn)，標(biāo)簽會退出清點流程。

在EPC Gen2和ISO18000-6 Type A/B/C標(biāo)準(zhǔn)中，都沒有對多輪清點協(xié)同工作進行特殊支持。每輪清點獨自完成清點任務(wù)，因此在進行多輪清點完成統(tǒng)一清點任務(wù)時，會存在大量的重復(fù)清點情況。

在EPC Gen2中提出了多閱讀器工作的模式，該模式可以允許多個閱讀器同時工作，多個閱讀器之間的清點流程可以不互相影響，獨自完成清點工作。在該模式下，不能提供多輪清點協(xié)同工作模式。

因此，需要一種技術(shù)方案，能夠在一次標(biāo)簽清點任務(wù)中需要對標(biāo)簽進行多輪清點時提高標(biāo)簽的清點效率。

2 技術(shù)思路

要解決的技術(shù)問題是RFID閱讀器清點標(biāo)簽時，多輪清點協(xié)同工作的問題，通過協(xié)同工作避免重復(fù)清點標(biāo)簽，從而減少標(biāo)簽識別時的查詢次數(shù)，提高標(biāo)簽清點效率。

這里首先說明一下為什么采用多輪清點來執(zhí)行清點任務(wù)。對于無源標(biāo)簽來說，標(biāo)簽工作的能量需要由閱讀器發(fā)送的電磁信號來提供，由于電磁場在空間的分布不是均勻的，因此有的地方信號強，有的地方信號弱，那么標(biāo)簽在信號弱的地方，就可能得不到足夠的能量工作，這樣該標(biāo)簽就無法被閱讀器識別。在每一輪清點中，電磁場分布會因閱讀器發(fā)送的電磁信號參數(shù)改變而改變，因此每一輪能夠清點到的標(biāo)簽和不能清點到的標(biāo)簽都可能不同。采用多輪清點，可以增加覆蓋范圍內(nèi)標(biāo)簽的識別率。

覆蓋范圍內(nèi)的標(biāo)簽大多數(shù)都會被重復(fù)清點，而對于一次清點任務(wù)來說，標(biāo)簽被清點到多次與清點到一次意義相同，因此大量的重復(fù)清點不僅效率低，而且增加了清點任務(wù)執(zhí)行的時間。目的就是減少或消除標(biāo)簽被重復(fù)清點，提高清點效率，縮短清點任務(wù)時間。

因此技術(shù)的基本思想是：通過引入狀態(tài)標(biāo)志，各輪清點間進行協(xié)調(diào)，并通過狀態(tài)標(biāo)志避免已經(jīng)清點的標(biāo)簽被重復(fù)清點，從而達到協(xié)同的目的，提高清點效率。

為實現(xiàn)多輪清點的協(xié)同工作，定義狀態(tài)標(biāo)志，該標(biāo)志可以表示三個狀態(tài)，不妨將三個狀態(tài)表示成S0、S1和S2。標(biāo)簽中保存這個狀態(tài)標(biāo)志，三個狀態(tài)中一個為初始態(tài)，另兩個為中間態(tài)，為了后續(xù)的描述方便，不妨設(shè)S0為初始態(tài)，S1和S2為中間態(tài)。標(biāo)簽的該標(biāo)志在供電的情況下，如果沒有改變狀態(tài)的需求，則標(biāo)簽應(yīng)維持該標(biāo)志的狀態(tài)不變，即S1或S2，在沒有供電的情況下，該標(biāo)志應(yīng)能在一定持續(xù)時間內(nèi)保持不變，即S1或S2，當(dāng)沒有供電超過了持續(xù)時間，標(biāo)簽的標(biāo)志狀態(tài)恢復(fù)為初始狀態(tài)，即S0。

3 技術(shù)方案

本文提出的技術(shù)方案目的在于在一次標(biāo)簽清點任務(wù)中，需要對標(biāo)簽進行多輪清點時，提高標(biāo)簽的清點效率。

標(biāo)簽清點方法包括以下步驟：

步驟1，在閱讀器側(cè)，設(shè)置清點任務(wù)的清點狀態(tài)標(biāo)志；

步驟2，閱讀器發(fā)送包括標(biāo)簽選擇條件和清點狀態(tài)標(biāo)志的選擇指令，對標(biāo)簽進行選擇；

步驟3，根據(jù)選擇指令和接收到選擇指令的標(biāo)簽狀態(tài)標(biāo)志，來判斷標(biāo)簽是否被選中；

步驟4，閱讀器執(zhí)行標(biāo)簽清點流程，被選中的標(biāo)簽參與清點，改變被成功清點的標(biāo)簽狀態(tài)標(biāo)志。

清點狀態(tài)標(biāo)志表示第一中間態(tài)或第二中間態(tài)，標(biāo)簽狀態(tài)標(biāo)志表示初始態(tài)、第一中間態(tài)、和第二中間態(tài)中的一種。

在步驟3中，如果標(biāo)簽符合標(biāo)簽選擇條件，并且標(biāo)簽狀態(tài)標(biāo)志為初始態(tài)或與清點狀態(tài)標(biāo)志相同，則標(biāo)簽被選中。在步驟4中，將被成功清點的標(biāo)簽狀態(tài)標(biāo)志改變?yōu)榈谝恢虚g態(tài)和第二中間態(tài)中與清點狀態(tài)標(biāo)志不同的中間態(tài)。

在步驟3中，如果標(biāo)簽符合標(biāo)簽選擇條件，并且標(biāo)簽狀態(tài)標(biāo)志與清點狀態(tài)標(biāo)志不同，則標(biāo)簽被選中。在步驟4中，將被成功清點的標(biāo)簽狀態(tài)標(biāo)志改變?yōu)榕c清點狀態(tài)標(biāo)志相同的中間態(tài)。

在步驟4之后，還可以包括步驟5，執(zhí)行清點任務(wù)的下一輪清點，重復(fù)步驟2至步驟4，直至指定輪數(shù)的清點完成。在步驟5之后，如果要執(zhí)行另一次不同的清點任務(wù)，則返回至步驟1，并將清點狀態(tài)標(biāo)志設(shè)置為與上一次清點任務(wù)的清點標(biāo)志狀態(tài)不同的清點狀態(tài)標(biāo)志。

4 實施方案

下圖所示是同一閱讀器由不同天線執(zhí)行標(biāo)簽清點任務(wù)的示意圖。圖中所示的清點任務(wù)由兩輪清點來完成，閱讀器的兩個天線各執(zhí)行一輪清點。P200是閱讀器，P210與P230是連接在閱讀器P200上的兩個天線。P220是天線P210的標(biāo)簽識別覆蓋范圍，P240是天線P230的標(biāo)簽識別覆蓋范圍。P250是天線P210和天線P230都能清點到的標(biāo)簽范圍。標(biāo)簽A是僅第一輪清點能清點到的標(biāo)簽，即只能被P210清點到。標(biāo)簽C是僅第二輪能清點到的標(biāo)簽，即只能被P230清點到。標(biāo)簽B是第一輪和第二輪都能清點到的標(biāo)簽，即能被P210和P230清點到。

另一種情況是不同閱讀器完成標(biāo)簽清點任務(wù)。如下圖所示，圖中所示的清點任務(wù)由兩輪清點來完成，分別由不同閱讀器的天線各執(zhí)行一輪清點完成。P300和P330是閱讀器，P310是與閱讀器P300連接的天線，P340是與閱讀器P330連接的天線。P320是天線P310的標(biāo)簽識別覆蓋范圍，P350是天線P340的標(biāo)簽識別覆蓋范圍。P360是天線P310和天線P340都能清點到的標(biāo)簽范圍。標(biāo)簽A是僅第一輪清點能清點到的標(biāo)簽，即只能被P310清點到。標(biāo)簽C是僅第二輪能清點到的標(biāo)簽，即只能被P340清點到。標(biāo)簽B是第一輪和第二輪都能清點到的標(biāo)簽，即能被P310和P340清點到。

5 結(jié)論

通過使用標(biāo)志位，使得后面清點過程中可以避免對前面已經(jīng)被清點成功的標(biāo)簽進行重復(fù)清點，因此會減少大量的標(biāo)簽清點次數(shù)，從而大大提高清點效率，縮短每次清點任務(wù)的時間。這種方法通過協(xié)同工作避免重復(fù)清點標(biāo)簽，從而減少標(biāo)簽識別時的查詢次數(shù)，提高標(biāo)簽清點效率。

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項目：2016年智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化項目（項目號：2016ZXFB01001）