射頻識別系統標簽防碰撞算法分析

王新智++劉凌云

摘 要 隨著現代化信息技術的更新發展，自動化識別系統的應用技術同樣也得到了廣泛的提高。作為自動化識別系統中的一種，射頻識別系統技術被廣泛的應用于現今商品識別和數據采集等領域。而作為射頻識別系統技術中的標簽防碰撞法的應用是其應用的關鍵技術之一。所以，針對射頻識別系統標簽防碰撞技術進行算法分析對于其強化利用有著非常重要的意義。

【關鍵詞】射頻識別系統 標簽防碰撞 算法分析

自動化識別系統作為現今高新技術發展中的一種，其在現今生產生活的各個領域都受到了廣泛的重視。自動化識別系統自身也是一個比較豐富的體系項目，條形碼識別系統、光學字符識別系統、生物識別系統、智能卡識別系統以及射頻識別系統。但是在這些眾多的識別系統中，射頻識別系統因其具有效率高、識別距離遠、識別性能強的特點具有比較強的競爭優勢，其應用市場相比其他識別系統領域是比較大的。射頻識別系統本身也是一個比較復雜的系統，其在技術的發展中是從標簽成本應用的成本化、標準化、關鍵技術和具體系統引用等四個方面展開的。尤其在其關鍵技術中，防碰撞技術、安全技術的使用對于整個射頻識別系統應用是否安全、高效具有決定性的意義。

1 射頻識別系統標簽防碰撞算法的介紹

射頻識別系統一般都是由閱讀器、標簽和中央處理器三個部分組成。在射頻識別系統的應用中，安全高效的傳遞數據信息是其主要的工作，同樣這也是此系統數據通信性能的關鍵技術。標簽是射頻識別系統中進行數據存儲和識別和電子應用系統。但是在實際數據識別傳遞的過程中受到諸多方面的干擾，導致數據識別傳遞的質量和效率比較低下。一般概括而言，產生這種現象的原因主要是憑借多種閱讀器和多種標簽存在的外界干擾因素同時占用，這樣就非常容易在數據信息傳遞通道產生碰撞，從而導致數據信息傳遞的質量和效率比較低下。具體而言在射頻識別系統中，標簽的應用一般被分為標簽芯片、射頻接口和天線。標簽碰撞就是多個標簽同時傳遞內容導致相互之間的應答信號受到彼此的干擾無法及時被閱讀器獲取信號，發生標簽碰撞的現象。所以為了解決這一問題，防碰撞算法就產生了，其通過閱讀器防碰撞法和標簽防碰撞法兩種方法有效的解決了數據信息傳遞時的碰撞現象，強化了射頻識別系統的實踐應用。就目前的應用而言，標簽防碰撞算法主要分為ALOHA和二叉樹相關算法。

2 射頻識別系統標簽防碰撞算法介紹分析

2.1 ALOHA標簽防碰撞算法分析

此種防碰撞算法的應用是基法于概率的算法，是射頻識別系統標簽防碰撞方法中應用最為基礎的一種算法，其主要是為了降低數據信息傳遞過程中發生的概率。

2.1.1 純ALOHA算法分析

在具體使用的過程中，如果在某一段時間同時出現多個標簽同時傳遞信息數據的現象，則會發生標簽碰撞，那么閱讀器由于無法及時收到信息指令就會向標簽發出信號，這樣部分標簽停滯發送，等待一段時間之后再次進行標簽數據信息輸送，以此降低標簽碰撞發生的概率。但是此種算法的防碰撞性能比較低，所以其一般很少應用于實際生茶生活?？梢酝ㄟ^以下公式進行其性能的演示分析：

S：即為在固定的時間內標簽數據信息傳遞成功的平均次數。

G：固定時間段內向閱讀器發送的總體的數據信息傳遞的請求

由演化得出，純ALOHA算法的吞吐率公式為：

S=Ge-2G，而當G為0.5時，其S能夠達到最大值即為0.184，其最大值明顯的現實這種算法的識別率是比較低的。

2.1.2 時隙ALOHA算法分析

這種算法顧名思義就是將時間分為多個時間段，并且這些時間段之間的分割時間長大于標簽和閱讀器發送和讀取數據時的時間，最重要的是標簽在時隙內進行數據信息的傳遞。

根據純ALOHA算法得出時隙ALOHA算法為：

S=Ge-G，其中當G為1時，時隙的S值達到最大為0.368，此種算法使用的防碰撞概率大大提高，但是此種算法在實際使用過程中比較復雜，所以很少被使用。

2.1.3 動態幀時隙ALOHA算法

此種算法使用是在FSA算法改進的基礎上進行的，其使用的最大優勢就是閱讀器自身能夠動態的調整即將閱讀的時隙數目，并且時隙數目的調整是在幀數的基礎上進行的。具體而言，一般其使用首先是在標簽向閱讀器輸送數據和信息之后，運用此種算法就會在幀內選擇任意選擇一個時隙與閱讀器進行通信，以此進行標簽的識別，然后根據時隙計數器數值進行輸送命令的隨機調整，進行整個命令識別系統的循環。

以上三種ALOHA標簽防碰撞法在實際應用中有著各自的優點和缺點，在射頻識別系統的實際應用中其有著明顯的應用優勢，對于射頻識別系統的發展發揮了重要的作用。

2.2 自適應標簽防碰撞算法分析

這種算法的使用能夠很好的彌補ALOHA算法使用的缺點，此種算法能夠根據具體的識別情況動態的對標簽進行分組和確定，此種算法是一種根據待處理標簽數目即R值變化的循環算法，其使用能夠有效的改善了ALOHA算法在使用過程中根據標簽的數目確定楨長的工作困難。此種算法的具體使用步驟為：

（1）閱讀器首先對在射頻識別系統中的處于待發送的標簽進行初始化。

（2）閱讀器根據標簽的初始化參數選定一組標簽。

（3）閱讀器通過其系統內存在的固定算法對選定的標簽進行再次的識別，然后將這些標簽的識別狀況依次輸出其固定值。

（4）通過固定的參數和調整值根據R值將處于待發送狀態的標簽進行循環處理。（此種算法在開始之初處于待發送處理狀態標簽的數目即R是大于0的，所以在整個循環的算法過程中按照R值的變化確定算法是否繼續，最后退出此種算法的時候要確定R的值為0，則表示所有待處理標簽的數目已經全部被成功的發送。）

最終在標簽和閱讀器之間會發生數據信息的成功發送，則其為成功時隙，此種算法的識別性能比較高，其防碰撞的效果比較突出，尤其在其標簽數目從30在100之間變化時，這種算法傳遞數據信息成功的概率為0.4，所以其擁有明顯的優越性?？傮w而言這種算法的總體識別效果相比ALOHA算法是比較突出的。所以，此種算法在射頻識別系統的實際應用中被廣泛的應用。

3 小結

綜上所述，射頻識別系統做作為現今經常使用的一種自動化識別系統，為了保證其數據信息高效安全的傳遞，標簽防碰撞算法的使用是非常關鍵的。在實際應用中ALOHA標簽防碰撞算法和自適應標簽防碰撞算法兩種算法有著各自的優點和缺點，兩者的使用對于標簽數據信息的成功傳遞起著重要的輔助作用。

參考文獻

[1]路瑞寬.基于射頻識別的防碰撞算法設計與實現[D].河北大學，2015.

[2]丁俊.射頻識別（RFID）標簽防碰撞算法[D].中國科學技術大學，2010.

作者簡介

王新智（1978-），女，內蒙古自治區人，碩士學位?，F為集寧師范學院高級實驗師。主要研究方向為電子信息技術。

劉凌云（1982-），女，山東省人，碩士學歷?，F為集寧師范學院講師。主要研究方向為電子信息技術。

作者單位

集寧師范學院 內蒙古自治區烏蘭察布市 012000