在21世纪,射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术以其卓越的性能和潜力成为物联网领域的焦点之一,引起了广泛的关注和兴趣。RFID技术的出现为物联网提供了独特的能力,通过无线通信和自动识别技术,可以实现对物体的准确、...
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在21世纪,射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术以其卓越的性能和潜力成为物联网领域的焦点之一,引起了广泛的关注和兴趣。RFID技术的出现为物联网提供了独特的能力,通过无线通信和自动识别技术,可以实现对物体的准确、快速、无接触的识别和追踪。这种技术的应用潜力在各个行业中被广泛认可,并被视为推动物联网发展的关键驱动力之一。在提升RFID系统性能的诸多关键因素中,解决标签碰撞问题尤为重要。本文介绍了RFID技术的研究背景和重要意义,阐述了其发展历程和现状,分析了RFID技术的组成、工作原理和运行流程。还介绍了RFID系统的标准体系和在多种应用场景中的实际运用。讨论了RFID系统中的标签碰撞问题,重点关注了基于ALOHA的概率性算法和基于二进制树的确定性算法,展示了碰撞模型和识别过程。针对查询树结构的标签防碰撞算法中存在的问题,如空闲时隙过多、时隙利用率以及吞吐率低等,本文从改进查询前缀获取方法、查询策略以及基于FPGA的算法验证进行了研究。本文提出了一种改进型分组映射查询树标签防碰撞算法(IGMQT-AC算法)。该算法通过分组机制和映射机制,有效地降低了碰撞发生的概率,同时能够准确识别出发生碰撞的标签ID分组。MATLAB仿真表明,IGMQT-AC算法的吞吐率可达到67.8%。在IGMQT-AC算法的基础上,结合了GQT1和GQT2算法中的防捕获思想,提出了基于捕获效应的RFID标签防碰撞算法(IGMQT-CE算法)。IGMQT-CE算法引入了重传机制和检验机制,有效避免标签遗漏现象的发生,并降低捕获效应对系统性能的负面影响。MATLAB仿真表明,在捕获概率为0.5时,IGMQT-CE算法的吞吐率约为73.2%。基于FPGA,对IGMQT-AC算法的关键环节进行了验证。采用Vivado软件和Verilog HDL语言对该算法的以下关键模块进行了分析和仿真:标签控制模块、曼彻斯特编码模块、曼彻斯特解码模块、数据存储模块以及阅读器控制模块。通过综合仿真测试,成功实现了标签的全部识别,验证了IGMQT-AC算法在硬件环境下的可行性。本文对分组映射查询树标签防碰撞算法进行了改进,并对算法的关键模块进行了硬件验证,提高了标签的识别吞吐率,提升了标签防碰撞能力,实现了预期目标。
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