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制的情況下，如果個能被同一讀寫器識別的多個電子標簽同時處在讀寫器能夠識別的范圍內(nèi)，電子標簽將同時響應讀寫器的指令^[7]。信道會被電子標簽爭用，導致信號互相干擾，讀寫器不能正確接收數(shù)據(jù)，也不能準確識別電子標簽信息。當多個電子標簽使讀寫器發(fā)生判斷錯誤，讀寫器會認為電子標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。

　　通過查閱相關資料，了解到目前廣泛應用的防碰撞算法基本上都是 TDMA(Time Division Multiple Access，時分多址)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)中都有廣泛的應用。在 RFID中ALOHA算法被分為：純ALOHA算法、時隙ALOHA算法、幀時隙ALOHA算法、動態(tài)幀時隙 ALOHA算法。本次設計的UHF讀寫器采用動態(tài)幀時隙 ALOHA算法。

　　讀寫器可以統(tǒng)計出一幀時隙中成功識別的時隙數(shù)Nr，發(fā)生碰撞的時隙數(shù)Nc，如果當前讀寫器周圍的電子標簽數(shù)為N，則剩余的電子標簽數(shù)為N-Nr。 根據(jù)對動態(tài)幀時隙算法的分析可知，下一幀的時隙數(shù)為L1=N-Nr。通過查閱相關算法資料得知，電子標簽的估計公式為：N=Nr+2.39Nc。

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

　　讀寫器對一幀中各個時隙進行檢測，檢測結(jié)果可分為三種情況：

　　(1)正確接收電子標簽信息Nr+1;

　　(2)電子標簽發(fā)生碰撞Nr+1;

　　(3)無電子標簽應答信號。

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

　　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)絡測試儀測試，實際天線在0.92GHz處S11達到-17.5dB，其增益為8.7dB。通過旋轉(zhuǎn)標簽，測試天線的圓極化特性，發(fā)現(xiàn)無論標簽如何放置，都可準確讀取，確認圓極化特性良好。

　　3.2 UHF讀寫器測試結(jié)果

　　利用貼有電子標簽的物品對UHF讀寫器的有效識別范圍、標簽識別個數(shù)以及靈敏度等性能進行測量，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)人機交流更加豐富，智能化得到體現(xiàn)。

　　參考文獻：
　　[1]全國大學生電子設計競賽組委會. 全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編(1994～1995)
　　[2]全國大學生電子設計競賽組委會. 全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編(2001)[M]. 北京：北京理工大學出版社，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,天線理論與設計(第2版)[M],人民郵電出版社
　　[5]王振華,張利,用于UHF射頻識別的時鐘電路和調(diào)制電路[J1,微電子學與計算機,2006 Vol.23No.12
　　[6]于利亞. RFID 系統(tǒng)天線輻射場的分析與研究[D]. 碩士學位論文. 西北大學碩士論文, 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 讀寫器的設計[D]. 碩士學位論文. 大連理工大學碩士學位論文, 2007