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自适应多叉树碰撞算法优化:IA_MS提高识别效率
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更新于2024-08-27
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本文主要探讨了"改进型自适应多叉树防碰撞算法"的研究,由南京邮电大学电子科学与工程学院的张学军、蔡文琦和王锁萍教授合作完成。这项研究是在自适应多叉树防碰撞算法的基础上进行的创新,其核心在于优化阅读器发送的前缀,提出了一种名为"IAMS"(Improved Adaptive Multi-Tree Search)的防碰撞算法。 在传统多叉树结构中,搜索树的叉数通常是固定的,这可能导致在某些情况下出现碰撞,即多个标签同时响应,占用同一时隙,降低了系统的效率。改进型自适应多叉树算法通过引入碰撞因子这一概念,能够动态地调整搜索树的分支数量,根据实时的碰撞情况做出决策。这种自适应性设计有助于减少空闲时隙,提高系统识别标签的速度和整体吞吐率。 作者通过数学分析深入剖析了这种算法的工作原理,精确预测了在不同条件下的时隙需求,确保了算法在实际应用中的高效性和准确性。该算法针对四叉树的查询前缀进行了优化,旨在提高搜索效率,降低冲突概率。相比于传统的防碰撞算法,IAMS算法展示了明显的性能提升,特别是在高并发环境下。 本文的研究成果对于无线射频识别(RFID)系统,特别是那些对数据传输速率和系统容量有高要求的应用场景具有重要意义。它不仅提供了理论支持,也为实际的系统设计和优化提供了一种新的策略。总结来说,这篇研究论文是关于如何通过改进自适应多叉树结构来提升RFID系统防碰撞能力的重要贡献,对于相关领域的研究人员和技术开发者具有很高的参考价值。
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改进型自适应多叉树防碰撞算法研究
张学军,蔡文琦,王锁萍
(南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京
210003
)
摘 要: 文章在自适应多叉树防碰撞算法的基础上,通过优化阅读器所发送前缀的方法,提出了一种改进型自
适应多叉树(
IAMS
)防碰撞算法
.
该算法通过计算碰撞因子来动态地选择搜索树的叉数,并对四叉树的查询前缀进行
优化,从而避免了大量的空闲时隙
.
文章通过数学分析,准确地描述了
IAMS
算法识别标签所需的时隙数
.
仿真结果表
明,改进型自适应多叉树防碰撞算法具有更快的识别速度和更高的系统吞吐率
.
关键词: 射频识别;防碰撞算法;多叉树;自适应
中图分类号:
TN92
文献标识码:
A
文章编号:
03722112
(
2012
)
01019306
电子学报
URL
:
http
:
//www.ejournal.org.cn DOI
:
10.3969/j.issn.03722112.2012.01.032
OneAntiCollisionAlgorithm BasedonImprovedAdaptiveMultiTreeSearch
ZHANGXuejun
,
CAIWenqi
,
WANGSuoping
(
CollegeofElectronicScienceandEngineering
,
NanjingUniversityofPostsandTelecommunications
,
Nanjing
,
Jiangsu210003
,
China
)
Abstract
:
Basedontheadaptivemultitreesearchanticollisionalgorithm
,
weproposedanimprovedadaptivemultitree
searchanticollisionalgorithm
(
IAMS
)
byoptimizingtheprefixsentbyreaders.Ouralgorithm reducesidletimeslotsbychoosing
thenumberofsearchtreebranchesadaptivelyaccordingtothecollisionfactorandoptimizingthequeryprefixofquadtree.Bymath
ematicalanalysis
,
weaccuratelypredictthetotalnumberoftimeslotsrequiredforthetagidentificationinIAMSalgorithm.Simula
tionresultsshowthattheIAMSalgorithm hasfasteridentificationspeedandhighersystemthroughput.
Keywords
:
RFID
(
RadioFrequencyIdentification
);
anticollisionalgorithms
;
multitree
;
adaptive
1
引言
射频识别(
RadioFrequencyIdentification
,
RFID
)是利
用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触式自动识别
技术的一种
.RFID
技术无需直接接触、无需光学可视、
无需人工干预即可完成信息输入和处理,具有操作方便
快捷、存储数据量大、保密性好、反应时间短、对环境适
应性强、识别距离远、穿透能力强、多物体识别、抗污染
等优点,现在已广泛应用于工业自动化、商业自动化、交
通运输管理、产品证件防伪、防盗等众多领域
.RFID
技
术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术是实现物联网
的四大核心技术
[
1
]
.
随着物联网技术和应用的不断深
入,
RFID
技术已成为当前研究的热点
.
典型的
RFID
系统主要包括电子标签(
Tag
)、阅读器
(
Reader
)和数据处理子系统等三个部分,如图
1
所示
.
在很多
RFID
的应用场合,阅读器要在很短时间内
尽快识别多个标签
.
由于阅读器和标签通信共享无线信
道,阅读器或标签的信号可能发生冲突,使阅读器不能
正确识别标签,我们称这种现象为碰撞,是
RFID
技术必
须解决的关键问题
.
RFID
系统有两类标签的防碰撞算法,基于树的确定
性算法和基于
ALOHA
的不确定算法
[
2
]
.
基于树的算法将
标签分成多个子群直到所有的标签都被识别出来,例如
二进制搜索树(
BinarySearchTree
,
BST
)
[
3
]
算法、查询树
(
QueryTree
,
QT
)
[
4
]
算法、双时隙碰 撞跟踪 树(
BiSlotted
CollisionTrackingTreeAlgorithm
,
BSCTTA
)
[
5
]
算法和 改进
型四叉查询树算法(
Improved4aryQueryTreeAlgorithm
,
收稿日期:
20110422
;修回日期:
20110923
基金项目:国家自然科学 基金 (
No.60806027
,
No.61001077
);江苏 省 高校 自 然科 学 基金 (
No.08KJB510015
);南京 邮 电大 学 引进 人 才项 目 (
No.
NY208048
)
第
1
期
2012
年
1
月
电 子 学 报
ACTAELECTRONICASINICA
Vol.40 No.1
Jan. 2012
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