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探讨卷烟物流管理中超高频RFID防碰撞技术

最后更新时间:2024-01-29 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:6720 浏览:22163
论文导读:
摘 要:针对卷烟物流管理系统中多标签密集产生的数据碰撞理由,基于二进制树搜索的确定性算法思想,提出一种改善的防碰撞算法。通过减少RFID标签识别过程中的通信量以及遍历节点的数目,提高标签的识别效率,从而保证了卷烟仓库中件烟托盘的信息读写速度,进一步提高了卷烟仓储物流、过程监管的技术水平。
关键词:卷烟物流;RFID技术;托盘标签;防碰撞
2095-1302(2015)01-00-03
0 引 言
随着行业流通体制改革的不断深化和物流体系建设的快速推进,行业物联网技术的应用取得了较大进步和发展。国家烟草专卖局先后组织开发了行业卷烟生产经营决策管理系统一期二期工程、烟草商业企业数字仓储管理系统、工商卷烟物流在途信息系统、烟草商业企业仓储监控系统等物流信息系统,在这些系统中,射频识别技术(RFID)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等物联网技术得到了广泛的运用, 文献[1]中分析了RFID技术在武汉卷烟集团一号成品仓库中的应用,阐述了该仓库的扫码组盘和读托盘出库的功能。文献[2]中,研究设计了漳州市烟草卷烟物流配送监控系统,本着“全面感知,全程监控”的现代物流建设目标,利用RFID技术实现了对卷烟配送过程中人、车、物的全程监控和智能管理。可见,作为物联网的核心技术,RFID技术已经广泛应用于我国卷烟物流管理体系中,降低了物流工作人员的劳动强度,提高了企业的管理效率和运作效率,达到了卷烟配送过程信息化、网络化和可视化。
然而近年来,随着烟草行业的蓬勃发展,卷烟市场也在不断地扩大,使得卷烟仓库进出量大大提高,必须部署大量的读写器和标签,多个标签同时响应读写器的查询时会相互干扰,即数据产生了碰撞,导致读写器无法正确读出标签数据,大大降低了物流管理系统的效率和稳定性。因此,用于解决密集型 RFID 系统中多标签识别理由的防碰撞算法已成为该领域研究的热点。
1 超高频RFID技术
RFID技术是一种非接触式自动识别的技术,利用射频信号和空间耦合的传输特性,无需机械或光学接触即可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据。按工作频率可分为低频、高频、超高频、微波等,由于超高频RFID技术具有批量读取、穿透性强、数据记忆容量大、抗干扰能力性强等优点,被广泛应用于行业物流管理系统。一套完整的超高频RFID系统由以下三部分组成:标签、阅读器和应用软件[3-4]。
(l)标签: 是带有线圈、天线、存储器与制约系统的低电集成电路,其内部存有唯一标识编码,贴在被识别物上,用来存储物品信息并能把存储的信息发射出去。
(2)阅读器:一般包含射频模块、制约单元和天线。阅读器通过天线与 RFID 标签进行无线通信,可实现对标签识别码和内存数据的读取和写入,具有相当复杂的状态制约、奇偶校验与更正等功能。
(3)应用软件:确保阅读器和标签通信的有效性和安全性,对读取的信息进行数据处理。
2 RFID数据碰撞
在卷烟物流管理系统中,一般采用的是体积小、功耗低的无源RFID标签,以托盘为单位贴签,通过阅读器将托盘上的件烟信息和RFID标签ID号绑定在一起,每个卷烟成品仓库的托盘数量较多,标签密度大,且进出库工作频繁,标签识别过程中会出现数据碰撞从而导致系统稳定性下降。

2.1 阅读器碰撞

当一个有限范围内部署多个阅读器时,由于阅读器工作区域的相互重叠或者多个阅读器使用了相同的工作频率,会产生干扰从而形成了数据冲撞,称为阅读器碰撞。多个阅读器之间往往可以互相通信,这种碰撞理由相对容易解决。

2.2 标签碰撞

标签碰撞是指多个标签同时发射无线信号所产生的信号冲突,会导致阅读器无法准确识别标签。根据标签类型不同,标签冲撞又分为有源RFID碰撞和无源RFID碰撞[5]。由于有源RFID系统受到了有源标签的成本、体积及功耗的制约,不适合应用于物流管理中,因此无源标签的防碰撞理由成为了研究重点。
标签本身功能较简单、计算能力有限且不能互相通信,因此防碰撞技术主要涉及到无线电通信中的多路存取理由,一般有以下几种[6]:
空分多路法:在分离的空间范围内进行多个目标的识别。这种策略是以牺牲硬件成本为代价的。
频分多路法:把传输信道分解成若干个不同载波频率的子信道,各子信道之间有隔离区域,使得各路信号不会互相干扰。其缺点是各子信道必须有单独的接收模块,浪费频谱资源,成本较高。
时分多路法:将整个信道传输的信息划分为若干时隙,其特点是时隙分配固定,适用于数字信息的传输。
码分多路法:采用不分频段传输,用编码区分同时传送的多路信息,能将不需要的无用信号丢弃,提取需要的有用信号。
3 防碰撞算法
目前,无源RFID防碰撞的研究主要是基于时分多址的,分为概率性算法和确定性算法两大类,概率性算法中具有代表性的是动态帧时隙ALOHA算法,确定性算法主要是二进制树搜索算法。国内学者对这两类算法进行了一定的改善研究,文献[7]中郭志涛针对动态帧时隙ALOHA算法提出了改善方案,结合hash函数和三维估计策略将标签分配到不同的时隙,估计标签数并调整帧长为标签数的1.7倍,以获得最好的识别效果;文献[8]中袁正午等人提出了一种基于堆栈存储的改善二进制搜索算法,通过对标签进行预处理以及在阅读器中设置堆栈,有效地减少碰撞算法中的识别次数和传输冗余信息;文献[9]中高金辉通过设置堆栈和设置标签内部休眠计数器来有效地提高RFID标签识别效率。 全文地址:www.7ctime.com/cglw/lw48456.html上一论文:谈述丝绸之路经济带区域物流一体化协调机制构建