1 引言

未来战争将以信息化特征为主，战场物资消耗猛增剧涨，军事物流保障的任务更加繁重、责任更加重大。信息化战场环境要求军事物流必须适时、适地、适量地为作战部队提供物资保障，这给军事物流保障的快速性、机动性和准确性等提出了更高要求。RFID(Radio Frequency Identification)是一种基于射频原理实现的非接触式自动识别技术，随着其技术可靠性和可用性的提高，已被逐渐应用于军事物流领域，它使军事物流信息能够准确、可靠、快速、高效的传输、采集、处理和交换。具体对于RFID读写器而言，快速准确的采集信息就要求读写器能在较短的时间读取较多的标签。

然而，读写器和每个标签通信都是通过共同的信道，当多个标签和读写器通信时，传输的信号必然会发生冲突，这将使得读写器无法读出标签[1]。通常地，解决这类问题是采用防冲突算法，目前的防冲突的RFID标签算法按照系统模型种类可以分为两大类：随机型的和确定型的算法[2]。ALOHA类算法是随机型算法中最主要的一类算法，它基于概率论和时分多址的原理，将多个标签的信号在多个时隙内发送[3]。但是，当标签数量增多时，某些标签会在很长时间内也无法被读出，出现了标签漏读现象。确定型算法中有代表性的是二进制树[4]和询问树算法[5]。其中二进制树算法最早由Capetanakis[6]提出，用来解决随机多址问题，后来由Hush和Wood[4]将其有效地运用于RFID标签防冲突。二进制树算法把所有发生冲突的标签随机地分解为两个子集，一个子集为发送，另一个子集为等待，反复分解直到读到所有标签。虽然二进制树形算法读取标签的时间会有所增加，但是它基于分裂的原理，可以有效解决标签漏读问题，特别当标签数量增多时。

本文从减少标签读取时间出发，在二进制树算法的基础上，提出一种具有自动优先级分配的标签防冲突算法。该算法与传统二进制树形算法所不同的是，它可以自动地为发生冲突的每个标签分配一个优先级，而所有被分配优先级的标签将在时间上依顺序与读写器通信。因此，本算法可以有效地避免标签的冲突和空闲次数，从而减少了标签读取时间。从理论证明及仿真结果来看，本文提出的防冲突算法的读取时间要少于于传统的二进制树形算法。本文的剩余部分安排如下，第二部分介绍具有自动优先级分配的防冲突算法，第三部分对该算法的性能进行分析，第四部分分析仿真结果，最后一部分给出结论。

2自动优先级分配的RFID标签防冲突算法

2.1 系统定义

在本文中，系统由读写器和若干个标签构成，首先读写器发出命令，标签接收到命令后发送数据，若读写器成功接收到标签发送的数据，则读取标签信息结束。

2.1.1 读周期

一个读周期由三个阶段构成

1)      初始阶段，该阶段，读写器发出查询命令，在读写器覆盖范围内，所有接收到命令的标签准备发送数据。

2)      数据发送阶段，在该阶段，接收到查询命令的标签将发送数据，发送数据的顺序依初始的优先级号而定，若发生冲突，则执行自动优先级分配的算法，重新分配数据发送顺序。

3)      结束阶段，所有标签的数据均已发送完毕，一个读周期结束。

2.1.2 时隙类型

标签从开始发送数据到结束，定义为一个时隙，用 表示。根据每个时隙内标签数据发送的状态，将每个时隙定义为以下三种类型

1）  空时隙 在该时隙内没有数据发送，用 表示

2）  可读时隙 在该时隙内有且仅有一个标签数据发送，用 表示

3）  冲突时隙 在该时隙内有二个以上的标签数据进行发送，用 表示

2.1.3 系统的四种数字号

在该算法中，规定四种数字号

1)      优先级号，每个标签都拥有一个并不唯一的优先级号，初始优先级号为一个随机整数，该优先级规定了标签在一个读周期内何时发送数据，优先级越大表明在越靠后的时隙内发送数据。优先级号用 表示。

2)      指针号，指针号随着成功发送数据的标签数目变化而变化，在每个读周期的初始时，指针号均为0，以后每成功发送一个标签数据，顺序加1。指针号用 表示。

3)      3) 号，每个标签都拥有一个唯一的 号，该 号代表了每个标签的身份，该 号在读周期的任何时候都不发生改变，标签向读写器发送的数据就是 号。

4)      结束标识号，只要指针号超过结束标识号，那么就表明所有标签均已被读取完毕，一个读写周期结束。结束标识号用 。

2.1.4 标签的状态

根据每个标签是否发送数据的状态，将每个标签定义为以下三种状态

1)      激活，当某个标签的优先级号等于指针号时，该标签处于激活状态，在该状态下，标签可以发送数据，用 表示

2)      等待，当某个标签的优先级号小于指针号时，该标签处于等待被激活状态，在该状态下，标签不发送数据，用 表示。

3)      休眠，当某个标签的优先级号大于指针号时，该标签处于休眠状态，该状态表明该标签已发送过数据，直到下个读周期来临都不再发送数据，用 表示。

    以上的系统各参数的表示符及含义见表1

表1 系统参数的表示符及含义

2.2 算法步骤

1初始时，系统的 为0，所有标签的 为 的一个随机数，读写器发出查询命令，所有接收到命令的标签在下一个时隙开始时执行相应的操作。

2时隙开始时，若 > ，则转为7，否则转为3。

3所有 小于系统 的标签处于状态 ，所有 大于 的标签处于状态W，所有 等于 的标签处于状态 。若只有一个标签的 等于系统 ，转到4；若没有任何标签的 等于系统 ，转到5；若有两个以上标签的 等于系统的 ，转到6

4此时为 时隙，标签被成功读取， 自动加1。转回2

5 此时为 时隙，没有标签成功发送，所有处于W标签的 自动减1。转回3

6此时为 时隙，没有标签成功发送。所有处于状态A的标签被随机分为两个子集，其中一个子集的标签 加0，另一个子集的标签 加1；另外，所有处于 标签的 也加1。下一个时隙开始时，转回3

7一个读周期结束

从以上的算法步骤可以看出，读写器根据标签的PN大小来先后读取标签的，由于标签的初始 是随机分配，因此它可以大大减少标签冲突的次数。如果出现标签的 相同的情况，可以采用步骤6的方式，重新对标签的 进行分配。

2.3 算法举例

2.3.1首个读周期

在首个读周期内，标签的初始 号被随机分配，读写器将根据标签的 号的大小顺序依次读取标签信息，若标签出现相同的

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