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逆向二进制防碰撞算法及其FPGA硬件实现


第3 1 卷 第 3 期  广西师 范大 学学 报 : 自然 科学 版  J o u r n a l   o f   Gu a n g x i   No r ma l   Un i v e r s i t y : Na t u r a l   S c i e n c e   E d i t i o n   Vo I . 3 1   No . 3   Se p t . 201 3   2 0 1 3 年 9月   逆 向二进制 防碰撞算法及 其 F P G A 硬 件实现  周艳聪 h 。 , 顾 军华 。 , 董永峰 。   ( 1 | 天津商 业大学 信息工程学 院, 天津 3 0 0 1 3 4 ; 2 . 河北工业大学 计算机科学与软件学院 , 天津 3 0 0 4 0 1 )   摘 一 要: 针对常用 几种二进制 防碰撞算法 阅读器和 电子 标识之 间交互次数较多、 通讯数据 量较大 的缺 点, 提出  种便于硬件实现的逆 向二进制 防碰撞算法 。新算法从 叶子结点开始逆 向构建识别树 , 在最底两层完成标识  识别 。模拟仿真和理论分析均验证 了新算 法的实用性和高效性 。同时提 出新算法基 于 F P G A 的硬 件实现方  案 。与其 他方 法的硬件 方案相 比, 该算法 方案硬件 加速 比可达 4 , 数据通 信量可达 1 2   MB / s 。模拟仿 真表 明硬  件实现方案结构简单 , 资源耗 费少 , 识别周期短 , 通信速率高 , 具 有更高 的硬 件加速比 , 为算法的实际应用提供  了 良好 基 础 。   关键词 : 防碰撞 ; 射频识别 ; 逆 向二 叉树 ; 现场可编程 门阵列  中图分类号 : TP 3 0 1 . 6   文献标识码 : A   文章编号 : 1 0 0 1 — 6 6 0 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 — 0 0 9 4 — 0 6   0   引 言  无 线 射频 识 别 ( R F I D, r a d i o   f r e q u e n c y   i d e n t i f i c a t i o n ) 技术 利 用射 频 信号 和 空 间耦 合传 输特 性 自动识  别 目标 物体 。 由于 阅读器 与 所有标 签共 用一 个无 线通 信 信道 , 当阅 痪器识 别 区域 内有 2个 及其 以上 的标签  时, 就 会 出现 碰撞 , 解决 此 问题 的方 法称 为防 碰撞算 法 。因此 , 提 出一 种适 用于 RF I D系 统 的低成 本 、 快速  高 效 的防碰 撞算 法 , 是 当前 RF I D技 术 亟待解决 的技术 难题 。诸 多算 法 中 , 确定 性二 进 制 防碰撞 算 法思路  简单 , 识别 速度 快 , 准 确率 高 , 且能 保证全 部识 别 , 因此 成为 研究 重点 。   有 关 二进制 防碰 撞算 法研 究 , 国外典 型 的有 B B T算 法 、 Q— Tr e e 算法、 AB S算 法等  国 内文献 [ 1 ] 提 出  的后 退 式二 进制 搜索 算法 大 大缩 短识 别过 程 ; 文献[ 2 ] 提 出动 态二 进制 算 法 , 有效 降低 了基本 算 法 中 阅读  器 与标 识之 间的通 信 量 , 使通 信效率 提 高 了 5 O  ; 文献[ 3 ] 提 出 了多状 态 二进 制 防碰 撞 算法 , 引入 休 眠计  数 的方 法 ; 文献 [ 4 — 5 ] 对标 识号连 续 和

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