智能搜索與防失竊系統(tǒng)

　　2.3 UHF防碰撞算法

　　讀寫器在沒有采用多址訪問控制機(jī)制的情況下，如果個(gè)能被同一讀寫器識(shí)別的多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)處在讀寫器能夠識(shí)別的范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽將同時(shí)響應(yīng)讀寫器的指令^[7]。信道會(huì)被電子標(biāo)簽爭用，導(dǎo)致信號(hào)互相干擾，讀寫器不能正確接收數(shù)據(jù)，也不能準(zhǔn)確識(shí)別電子標(biāo)簽信息。當(dāng)多個(gè)電子標(biāo)簽使讀寫器發(fā)生判斷錯(cuò)誤，讀寫器會(huì)認(rèn)為電子標(biāo)簽不在自己的作用范圍內(nèi)或無法讀取信息，即發(fā)生了碰撞問題。

　　通過查閱相關(guān)資料，了解到目前廣泛應(yīng)用的防碰撞算法基本上都是 TDMA(Time Division Multiple Access，時(shí)分多址)法^[8]。主要分為兩類TDMA法：分別是基于ALOHA的防碰撞算法和基于二叉樹的防碰撞算法，這兩種算法在RFID系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用。在 RFID中ALOHA算法被分為：純ALOHA算法、時(shí)隙ALOHA算法、幀時(shí)隙ALOHA算法、動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙 ALOHA算法。本次設(shè)計(jì)的UHF讀寫器采用動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙 ALOHA算法。

　　讀寫器可以統(tǒng)計(jì)出一幀時(shí)隙中成功識(shí)別的時(shí)隙數(shù)Nr，發(fā)生碰撞的時(shí)隙數(shù)Nc，如果當(dāng)前讀寫器周圍的電子標(biāo)簽數(shù)為N，則剩余的電子標(biāo)簽數(shù)為N-Nr。 根據(jù)對(duì)動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙算法的分析可知，下一幀的時(shí)隙數(shù)為L1=N-Nr。通過查閱相關(guān)算法資料得知，電子標(biāo)簽的估計(jì)公式為：N=Nr+2.39Nc。

　　動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙 ALOHA 算法先初始化幀長F=M，M的值可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定;幀周期內(nèi)初始化：Nc=Nr=0,Nc為碰撞時(shí)隙數(shù)，Nr 為正確接收時(shí)隙數(shù)。讀寫器發(fā)送帶有幀時(shí)隙長度的指令，等待讀寫器識(shí)別范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽響應(yīng)指令。圖5-3表示整個(gè)電子標(biāo)簽防碰撞算法的識(shí)別過程。

　　讀寫器對(duì)一幀中各個(gè)時(shí)隙進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果可分為三種情況：

　　(1)正確接收電子標(biāo)簽信息Nr+1;

　　(2)電子標(biāo)簽發(fā)生碰撞Nr+1;

　　(3)無電子標(biāo)簽應(yīng)答信號(hào)。

　　在上述的三種情況中，每檢測完一個(gè)時(shí)隙都要使時(shí)隙數(shù)M-1，如果時(shí)隙數(shù)M為0則判斷Nc是否也為0，如果Nc也為0就表示沒有電子標(biāo)簽發(fā)生碰撞且都被識(shí)別;如果Nc不為0則表示電子標(biāo)簽發(fā)生碰撞，根據(jù)Nc的大小重新調(diào)整M的值，對(duì)剩余電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫，直到所有電子標(biāo)簽都被識(shí)別。

　　3 系統(tǒng)測試與誤差分析

　　3.1 天線仿真與測試結(jié)果(數(shù)據(jù))

　　利用HFSS軟件，我們仿真了天線，其仿真數(shù)據(jù)如下：

　　通過矢量網(wǎng)絡(luò)測試儀測試，實(shí)際天線在0.92GHz處S11達(dá)到-17.5dB，其增益為8.7dB。通過旋轉(zhuǎn)標(biāo)簽，測試天線的圓極化特性，發(fā)現(xiàn)無論標(biāo)簽如何放置，都可準(zhǔn)確讀取，確認(rèn)圓極化特性良好。

　　3.2 UHF讀寫器測試結(jié)果

　　利用貼有電子標(biāo)簽的物品對(duì)UHF讀寫器的有效識(shí)別范圍、標(biāo)簽識(shí)別個(gè)數(shù)以及靈敏度等性能進(jìn)行測量，測量結(jié)果如下表所示。

　　3.3 GSM短信功能測試結(jié)果

　　GSM模塊的掛載使系統(tǒng)人機(jī)交流更加豐富，智能化得到體現(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會(huì). 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品選編(1994～1995)
　　[2]全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會(huì). 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品選編(2001)[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2003年第1版.
　　[3]高吉祥，黃智偉，陳和.高頻電子線路[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2003年第1版
　　[4]Warren L.Stutzman,Gary A.Thiele,天線理論與設(shè)計(jì)(第2版)[M],人民郵電出版社
　　[5]王振華,張利,用于UHF射頻識(shí)別的時(shí)鐘電路和調(diào)制電路[J1,微電子學(xué)與計(jì)算機(jī),2006 Vol.23No.12
　　[6]于利亞. RFID 系統(tǒng)天線輻射場的分析與研究[D]. 碩士學(xué)位論文. 西北大學(xué)碩士論文, 2006
　　[7]ISO/IEC18000-1: information technology-Radio frequency identification for item management Partl: Reference architecture and definition of Parameters to be standardized
　　[8]劉錫杰. UHF 頻段 RFID 讀寫器的設(shè)計(jì)[D]. 碩士學(xué)位論文. 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2007