射频识别系统标签防碰撞算法分析

王新智++刘凌云

摘 要 随着现代化信息技术的更新发展，自动化识别系统的应用技术同样也得到了广泛的提高。作为自动化识别系统中的一种，射频识别系统技术被广泛的应用于现今商品识别和数据采集等领域。而作为射频识别系统技术中的标签防碰撞法的应用是其应用的关键技术之一。所以，针对射频识别系统标签防碰撞技术进行算法分析对于其强化利用有着非常重要的意义。

【关键词】射频识别系统 标签防碰撞 算法分析

自动化识别系统作为现今高新技术发展中的一种，其在现今生产生活的各个领域都受到了广泛的重视。自动化识别系统自身也是一个比较丰富的体系项目，条形码识别系统、光学字符识别系统、生物识别系统、智能卡识别系统以及射频识别系统。但是在这些众多的识别系统中，射频识别系统因其具有效率高、识别距离远、识别性能强的特点具有比较强的竞争优势，其应用市场相比其他识别系统领域是比较大的。射频识别系统本身也是一个比较复杂的系统，其在技术的发展中是从标签成本应用的成本化、标准化、关键技术和具体系统引用等四个方面展开的。尤其在其关键技术中，防碰撞技术、安全技术的使用对于整个射频识别系统应用是否安全、高效具有决定性的意义。

1 射频识别系统标签防碰撞算法的介绍

射频识别系统一般都是由阅读器、标签和中央处理器三个部分组成。在射频识别系统的应用中，安全高效的传递数据信息是其主要的工作，同样这也是此系统数据通信性能的关键技术。标签是射频识别系统中进行数据存储和识别和电子应用系统。但是在实际数据识别传递的过程中受到诸多方面的干扰，导致数据识别传递的质量和效率比较低下。一般概括而言，产生这种现象的原因主要是凭借多种阅读器和多种标签存在的外界干扰因素同时占用，这样就非常容易在数据信息传递通道产生碰撞，从而导致数据信息传递的质量和效率比较低下。具体而言在射频识别系统中，标签的应用一般被分为标签芯片、射频接口和天线。标签碰撞就是多个标签同时传递内容导致相互之间的应答信号受到彼此的干扰无法及时被阅读器获取信号，发生标签碰撞的现象。所以为了解决这一问题，防碰撞算法就产生了，其通过阅读器防碰撞法和标签防碰撞法两种方法有效的解决了数据信息传递时的碰撞现象，强化了射频识别系统的实践应用。就目前的应用而言，标签防碰撞算法主要分为ALOHA和二叉树相关算法。

2 射频识别系统标签防碰撞算法介绍分析

2.1 ALOHA标签防碰撞算法分析

此种防碰撞算法的应用是基法于概率的算法，是射频识别系统标签防碰撞方法中应用最为基础的一种算法，其主要是为了降低数据信息传递过程中发生的概率。

2.1.1 纯ALOHA算法分析

在具体使用的过程中，如果在某一段时间同时出现多个标签同时传递信息数据的现象，则会发生标签碰撞，那么阅读器由于无法及时收到信息指令就会向标签发出信号，这样部分标签停滞发送，等待一段时间之后再次进行标签数据信息输送，以此降低标签碰撞发生的概率。但是此种算法的防碰撞性能比较低，所以其一般很少应用于实际生茶生活。可以通过以下公式进行其性能的演示分析：

S：即为在固定的时间内标签数据信息传递成功的平均次数。

G：固定时间段内向阅读器发送的总体的数据信息传递的请求

由演化得出，纯ALOHA算法的吞吐率公式为：

S=Ge-2G，而当G为0.5时，其S能够达到最大值即为0.184，其最大值明显的现实这种算法的识别率是比较低的。

2.1.2 时隙ALOHA算法分析

这种算法顾名思义就是将时间分为多个时间段，并且这些时间段之间的分割时间长大于标签和阅读器发送和读取数据时的时间，最重要的是标签在时隙内进行数据信息的传递。

根据纯ALOHA算法得出时隙ALOHA算法为：

S=Ge-G，其中当G为1时，时隙的S值达到最大为0.368，此种算法使用的防碰撞概率大大提高，但是此种算法在实际使用过程中比较复杂，所以很少被使用。

2.1.3 动态帧时隙ALOHA算法

此种算法使用是在FSA算法改进的基础上进行的，其使用的最大优势就是阅读器自身能够动态的调整即将阅读的时隙数目，并且时隙数目的调整是在帧数的基础上进行的。具体而言，一般其使用首先是在标签向阅读器输送数据和信息之后，运用此种算法就会在帧内选择任意选择一个时隙与阅读器进行通信，以此进行标签的识别，然后根据时隙计数器数值进行输送命令的随机调整，进行整个命令识别系统的循环。

以上三种ALOHA标签防碰撞法在实际应用中有着各自的优点和缺点，在射频识别系统的实际应用中其有着明显的应用优势，对于射频识别系统的发展发挥了重要的作用。

2.2 自适应标签防碰撞算法分析

这种算法的使用能够很好的弥补ALOHA算法使用的缺点，此种算法能够根据具体的识别情况动态的对标签进行分组和确定，此种算法是一种根据待处理标签数目即R值变化的循环算法，其使用能够有效的改善了ALOHA算法在使用过程中根据标签的数目确定桢长的工作困难。此种算法的具体使用步骤为：

（1）阅读器首先对在射频识别系统中的处于待发送的标签进行初始化。

（2）阅读器根据标签的初始化参数选定一组标签。

（3）阅读器通过其系统内存在的固定算法对选定的标签进行再次的识别，然后将这些标签的识别状况依次输出其固定值。

（4）通过固定的参数和调整值根据R值将处于待发送状态的标签进行循环处理。（此种算法在开始之初处于待发送处理状态标签的数目即R是大于0的，所以在整个循环的算法过程中按照R值的变化确定算法是否继续，最后退出此种算法的时候要确定R的值为0，则表示所有待处理标签的数目已经全部被成功的发送。）

最终在标签和阅读器之间会发生数据信息的成功发送，则其为成功时隙，此种算法的识别性能比较高，其防碰撞的效果比较突出，尤其在其标签数目从30在100之间变化时，这种算法传递数据信息成功的概率为0.4，所以其拥有明显的优越性。总体而言这种算法的总体识别效果相比ALOHA算法是比较突出的。所以，此种算法在射频识别系统的实际应用中被广泛的应用。

3 小结

综上所述，射频识别系统做作为现今经常使用的一种自动化识别系统，为了保证其数据信息高效安全的传递，标签防碰撞算法的使用是非常关键的。在实际应用中ALOHA标签防碰撞算法和自适应标签防碰撞算法两种算法有着各自的优点和缺点，两者的使用对于标签数据信息的成功传递起着重要的辅助作用。

参考文献

[1]路瑞宽.基于射频识别的防碰撞算法设计与实现[D].河北大学，2015.

[2]丁俊.射频识别（RFID）标签防碰撞算法[D].中国科学技术大学，2010.

作者简介

王新智（1978-），女，内蒙古自治区人，硕士学位。现为集宁师范学院高级实验师。主要研究方向为电子信息技术。

刘凌云（1982-），女，山东省人，硕士学历。现为集宁师范学院讲师。主要研究方向为电子信息技术。

作者单位

集宁师范学院 内蒙古自治区乌兰察布市 012000