一种基于排队理论的射频识别系统标签识别流程优化算法
【技术领域】
[0001] 本发明属于射频通信技术领域，涉及一种基于排队理论的射频识别系统标签识别 流程优化算法。
【背景技术】
[0002] 随着现代物流业技术与制造业信息化水平的提高，射频识别技术得到飞速发展， 但与此同时，通信系统数据量的加大和过长的数据传输时间导致大量标签堆积，严重影响 了系统的识别效率，使得处于射频识别系统前端的阅读器面临更大的挑战。针对多标签环 境，原有的单阅读器识别方式已经不能满足企业的要求，阅读器按先后顺序依次识别标签 的方式也不再适用。
[0003] 近年来，如何对多阅读器识别系统进行动态建模，并通过优化获得更优识别方式， 成为需要攻克的主要难题。排队论是以运筹学作为基础研究服务机构中排队问题的规律。 由于其广泛的应用性，已经被大量的应用于：银行管理、旅游服务、通信系统、交通运输等需 要实现资源共享的随机服务系统中。射频识别作为排队论的另外一个应用领域，由于其识 别系统中排队规律的随机性，被广泛地研究。对于多阅读器识别环境，时间是一个重要的衡 量指标，各阅读器分别负责标签对应数据的读取，只有经历全部阅读器一次成功识别，标签 识别过程才结束。同时，标签的最优识别顺序还受到阅读器之间切换时间、标签和阅读器数 目等多项约束作用。因此，通过最优控制理论，求解包含约束条件的最优识别顺序问题将成 为研究重点。
【发明内容】
[0004] 本发明以排队理论为基础，针对现有多阅读器识别环境标签无序识别存在的缺 陷，建立了适用于复杂多阅读器识别环境的分析模型，提出了一种基于排队理论的射频识 别系统标签识别流程优化算法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于排队理论的射频识别 系统标签识别流程优化算法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1 :存储具有不同首选阅读器识别顺序的参数到系统数据库，且所述识别顺 序必须包含全部阅读器；标签接受识别之前，被随机分组，各分组标签配置有相同的阅读器 识别顺序；
[0007] 步骤2 :第s分组标签进入多阅读器识别区域，按照所述分组识别顺序接受相应阅 读器的识别；其中，se [l，m];
[0008] 步骤3 :结合排队论建模仿真，分析不同识别路线下标签不满意度和消耗时间，获 得首选不同阅读器情况下标签的最优识别流程；
[0009] 在本发明所述的一种基于排队理论的射频识别系统标签识别流程优化算法中，所 述步骤2进一步包括如下步骤：
[0010] 步骤21 :所述第S分组标签进入所述识别区域，按照所述分组识别顺序发送请求 指令到规定阅读器；
[0011] 步骤22:所述规定阅读器初始化或更新所述第s分组标签状态计数器 counter (s)、当前所处阅读器的编号states (counter (s))，同时初始化或更新所述第s分 组标签不满意度Ms和消耗时间Ts ;
[0012] 步骤23 :所述规定阅读器与所述标签进行通信，统计成功识别标签数nsl，并更新 所述第s组未识别标签的数目numQ(s) = numQ(s)-nsl;
[0013] 步骤24 :所述规定阅读器判断numQ(s)是否为0 :若是，counter(s)加1，所述s组 全部标签结束当前阅读器的识别，跳至步骤25;若否，所述s组标签中接受过识别的标签对 所述规定阅读器保持静默，跳至步骤21，接受所述识别流程中下一个阅读器的识别；
[0014] 步骤25 :判断counter (s)是否为m:若否，跳至步骤21 ;若是，则所述s组标签结 束全部阅读器的识别；其中m表示识别区域内阅读器的个数。
[0015] 在本发明所述的一种基于排队理论的射频识别系统标签识别流程优化算法中，所 述步骤22进一步包括如下步骤：
[0016] 步骤221 :所述规定阅读器根据自身的忙闲状态做出判断；若Qs(h) = 0,统计所 述s组上一轮识别的标签数目nsl，发送下一轮可以接受阅读器识别的标签排队编号，跳至 步骤222 ;若Qs(h) = 1即所述规定阅读器处于繁忙状态，跳至步骤223 ;其中，Qs(h)为第 s组标签选择接受其识别路线中第h个阅读器识别时，该阅读器的忙闲状态，he [l，m];
[0017] 步骤222 :所述标签进行自检，若标签排队编号小于等于N，跳转至步骤23,开始数 据传输；若标签排队编号大于N，跳至步骤223 ;
[0018] 步骤223 :所述Ms加一，跳至步骤21。
[0019] 在本发明所述的一种基于排队理论的射频识别系统标签识别流程优化算法中，所 述步骤3中标签的最优识别流程具体为：
[0020] 步骤31 :利用排队理论建立仿真模型，仿真获得不同识别路线下，系统识别全部 标签所消耗的时间T，系统不满意度M，其中
[0021] 步骤32 :满足T和Μ均为最小值所对应的路线为模型获得的最优识别路径。
[0022] 实施本发明的一种基于排队理论的射频识别系统标签识别流程优化算法，具有以 下有益效果：由于本发明首先通过引进标签不满意度和消耗时间两个约束条件进而建模仿 真获得最优识别路径，使得标签平均排队耗时减少，系统识别效率高。
【附图说明】：
[0023] 图1是本发明系统数据传输流程框图；
[0024] 图2是本发明第s分组单标签识别流程框图；
[0025] 图3是本发明首选不同阅读器的标签识别路线图；
[0026] 图4是阅读器之间切换时间统计表；
[0027] 图5是最优路径一；
[0028] 图6是最优路径二；
【具体实施方式】：
[0029] 本发明以最小化系统消耗时间和标签不满意度为目的，提出一种基于排队理论的 射频识别系统标签识别流程优化算法，获得了首选不同阅读器情况下标签的最优识别流 程，有效地提高了系统的识别效率。
[0030] 下面结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0031] 设定阅读器的数目为m ;第s分组标签当前所处阅读器的编号为 states (counter (s));第s分组标签状态计数器为counter (s) ;Qs(h)用于记录第s分组标 签选择接受其识别路线中第h个阅读器识别时，该阅读器的忙闲状态；第s分组标签的个数 为num(s);第s分组未识别标签的数目为numO(s);第s分组标签的累计不满意度为Ms;第 s分组全部标签识别所消耗的总时间为Ts ;阅读器识别标签的帧长度为N。
[0032] 如图1所示，当配置有不同识别顺序的标签进入多阅读器识别区域时，标签与多 阅读器之间的数据传输流程如下：
[0033] 步骤1标签进入识别区域被激活，并发送请求命令：在本步骤到步骤4之间，为了 便于说明问题，以第s分组中的全部标签和其选定的即将接受识别的一个阅读器为例具体 描述标签与阅读器之间的数据传输流程。在本步骤中，阅读器通过发送持续的、具有特殊频 率的无线信号将处于休眠状态的标签唤醒，标签进入到工作状态之后，将代表自身信息的 ID号、counter (s)、states (counter (s))等参数的请求命令发送到阅读器。
[0034] 步骤2阅读器统计s分组标签的数目，设置配置参数：在本步骤中，选定的阅读器 根据标签的反馈信息设置配置参数。当第s组标签回复阅读器发出的激活指令时，其请求 信息中带有标签自身的ID号和当前状态计数值counter(s)，这样阅读器可以通过查询数 据库的方式得知当前标签应该接受识别的阅读器编号。若发送请求命令的标签当前计数 状态下所处的阅读器编号与当前所选择接受识别的阅读器不符，则该标签不参与选定阅读 器本轮的标签识别，跳至步骤1，继续寻求与之对应的阅读器；若发送请求命令