本發(fā)明屬于汽車座椅裝配技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于汽車座椅裝配生產(chǎn)線的rfid射頻識別系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽車座椅混流裝配生產(chǎn)是一種面向客戶訂單的、小批量的裝配生產(chǎn)模式，能夠在同一條汽車裝配生產(chǎn)線上按照客戶的要求生產(chǎn)不同型號的產(chǎn)品。汽車座椅裝配主要采用流水線作業(yè)方式，由于生產(chǎn)安排的需要，裝配線上有時會根據(jù)訂單來更換產(chǎn)品型號，而每種產(chǎn)品所搭配的零件物料及工藝要求均有所不同，這就對汽車座椅裝配過程中信息的連續(xù)性、準(zhǔn)確性及實時性提出了很高的要求。在傳統(tǒng)的利用人工或標(biāo)簽進(jìn)行座椅裝配的生產(chǎn)過程中，容易發(fā)生錯裝和漏裝問題，或出現(xiàn)等料、送錯料和缺料等情況，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

rfid(radiofrequencyidentification)技術(shù)與傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比，具有識別距離遠(yuǎn)、速度快以及讀寫操作靈活等優(yōu)點，在工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸管理和防偽等眾多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。目前，很多汽車制造商將rfid技術(shù)應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線上，對整車及零部件的生產(chǎn)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和流程管理，以提高生產(chǎn)線上的生產(chǎn)效率、改進(jìn)生產(chǎn)方式、節(jié)約生產(chǎn)成本，并取得了較好的應(yīng)用效果。但是，在汽車裝配生產(chǎn)線上，由于待裝配的零部件很多，每一個零部件都有各自的電子標(biāo)簽。這樣，大量待識別的標(biāo)簽相對集中于汽車裝配生產(chǎn)線上，閱讀器和標(biāo)簽的通信碰撞問題尤為突出，影響了整個識別系統(tǒng)的性能，最終難以保證裝配生產(chǎn)線的高速運行。因此，電子標(biāo)簽碰撞問題已成為rfid技術(shù)在汽車裝配生產(chǎn)線上推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。

現(xiàn)有的rfid防碰撞算法主要分為兩大類：一類是aloha類算法，該類算法操作簡單，當(dāng)讀寫器設(shè)定的幀長與標(biāo)簽數(shù)相等時，系統(tǒng)吞吐率達(dá)到最大，然而受標(biāo)簽估算精度影響，吞吐率普遍較低，并且該類算法存在標(biāo)簽“饑餓”問題；另一類是樹形算法，主要包括bs類算法和qt類算法，其通過比對方式將具有相同特征的標(biāo)簽集歸為同一個集合，并不斷細(xì)化分類特征直至標(biāo)簽集僅含1個或0個標(biāo)簽，從而達(dá)到唯一性識別，具有識別精度高的優(yōu)點.然而，大部分樹形算法存在識別時間較長的問題，不能夠滿足裝配車間高速生產(chǎn)的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對實際的流水線裝配生產(chǎn)環(huán)境中，因高頻閱讀器和標(biāo)簽的通信碰撞問題造成的生產(chǎn)線無法可靠運行和識別時間較長的問題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于汽車座椅裝配生產(chǎn)線的rfid射頻識別系統(tǒng)，其防碰撞模塊采用了后退尋呼防碰撞處理算法，通過在閱讀器尋呼指令中加入引導(dǎo)位使標(biāo)簽以更快的速度響應(yīng)閱讀器，從而減少總通信量和傳輸時延，從而減少了標(biāo)簽認(rèn)證所需的平均時間，并增加標(biāo)簽詢問的成功率，同時，該算法能夠顯著提高閱讀器和標(biāo)簽之間的通信速率，從而提高整個生產(chǎn)系統(tǒng)運行的可靠性和效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于汽車座椅裝配生產(chǎn)線的rfid射頻識別系統(tǒng)，主要包括由rfid標(biāo)簽、讀寫器、讀寫器天線、電子看板、數(shù)據(jù)處理中間件，所述的讀寫器的具有防碰撞處理模塊，防碰撞處理模塊采用后退尋呼防碰撞處理算法。

射頻識別系采用的后退尋呼防碰撞處理算法，在二叉樹算法的基礎(chǔ)上增加閱讀器后退尋呼，結(jié)合合跳躍式動態(tài)搜索防碰撞算法和新穎跳躍式動態(tài)搜索防碰撞算法，引入一種改進(jìn)的閱讀器后退尋呼方式，提出后退式二叉樹防碰撞算法，使閱讀器尋呼分為向前搜索和后退搜索兩部分，如果標(biāo)簽響應(yīng)的信息中有兩個或兩個以上的碰撞位則閱讀器采取向前搜索，反之向后搜索。

本發(fā)明算法中的閱讀器尋呼分為向前搜索和后退搜索兩部分，如果標(biāo)簽響應(yīng)的信息中有兩個或兩個以上的碰撞位則閱讀器采取向前搜索，反之向后搜索。當(dāng)閱讀器向前搜索時存儲tc，當(dāng)閱讀器識別一個標(biāo)簽后開始后退搜索，移除堆棧3中的頂部信息后，讀取當(dāng)前頂部信息得到上一次的tc，從而形成string1、string2和標(biāo)簽所要響應(yīng)的id范圍，移除堆棧0中的頂部信息后，讀取當(dāng)前頂部信息作為下一次尋呼的uid。例如，得到的上一次tc為00x0x0x0，上一次的uid為0，則下一次尋呼指令中的uid為0，取得tc中次高位之前的位除去首部uid的信息0得到p(0x0)，按照向前搜索規(guī)則，上一次尋呼的uid為000，最后一位就是tc中最高碰撞位置0得出的，而這次就將最高碰撞位置1，將p中的x改為1得到010存入string1中。最高碰撞位與次高碰撞位之間的0保存在string2中，標(biāo)簽需要返回的id信息就是次高位與最低碰撞位之間的信息。假設(shè)tc從左至右的位數(shù)第一位為0，則標(biāo)簽需要返回的id信息的范圍為[4,6]，閱讀器尋呼這段指令后假設(shè)收到標(biāo)簽的信息為100，閱讀器根據(jù)式(1)形成標(biāo)簽的id信息為00101000。這里uid和string1中的信息組成形式就是改進(jìn)后退策略的特點。利用這種方法就減少了閱讀器的通信量，當(dāng)閱讀器后退搜索的次數(shù)越多，在后退中的uid與上一次識別了一個標(biāo)簽的uid信息長度相差越多，在標(biāo)簽識別過程中閱讀器的尋呼量就減少得越多。在此假設(shè)中后退中的uid為0，上一次識別了一個標(biāo)簽的uid為000，按照原來的后退策略，后退中的uid應(yīng)該為001，則經(jīng)過改進(jìn)后標(biāo)簽通信量減少了2，而這兩位信息存入了string1中。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明針對實際的流水線裝配生產(chǎn)環(huán)境中，因高頻閱讀器和標(biāo)簽的通信碰撞問題造成的生產(chǎn)線無法可靠運行和識別時間較長的問題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于汽車座椅裝配生產(chǎn)線的rfid射頻識別系統(tǒng)，其防碰撞模塊采用了后退尋呼防碰撞處理算法，通過在閱讀器尋呼指令中加入引導(dǎo)位使標(biāo)簽以更快的速度響應(yīng)閱讀器，從而減少總通信量和傳輸時延，從而減少了標(biāo)簽認(rèn)證所需的平均時間，并增加標(biāo)簽詢問的成功率，同時，該算法能夠顯著提高閱讀器和標(biāo)簽之間的通信速率，從而提高整個生產(chǎn)系統(tǒng)運行的可靠性和效率。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種應(yīng)用于汽車座椅裝配生產(chǎn)線的rfid射頻識別系統(tǒng)，主要包括由rfid標(biāo)簽、讀寫器、讀寫器天線、電子看板、數(shù)據(jù)處理中間件，所述的讀寫器的具有防碰撞處理模塊，防碰撞處理模塊采用后退尋呼防碰撞處理算法。

射頻識別系采用的后退尋呼防碰撞處理算法，在二叉樹算法的基礎(chǔ)上增加閱讀器后退尋呼，結(jié)合合跳躍式動態(tài)搜索防碰撞算法和新穎跳躍式動態(tài)搜索防碰撞算法，引入一種改進(jìn)的閱讀器后退尋呼方式，提出后退式二叉樹防碰撞算法，使閱讀器尋呼分為向前搜索和后退搜索兩部分，如果標(biāo)簽響應(yīng)的信息中有兩個或兩個以上的碰撞位則閱讀器采取向前搜索，反之向后搜索。

本發(fā)明首先對標(biāo)簽響應(yīng)信息進(jìn)行約定，其具體約定為：約定標(biāo)簽響應(yīng)信息分為四部分：第一部分為最高碰撞位與最高碰撞位之前的信息，參與形成下一次尋呼的uid，保存每一次的uid在堆棧0中；第二部分為最高碰撞位與次高碰撞位之間的信息，為閱讀器已知信息存入堆棧1中，設(shè)這部分信息為string1；第三部分為次高碰撞位與最低碰撞之間的信息，為閱讀器未知信息，是需要標(biāo)簽響應(yīng)的部分，標(biāo)簽只要知道其id中未知部分的范圍即可，保存次高碰撞位和最低碰撞位加入到下一次尋呼命令中；第四部分為最低碰撞位到末尾的信息，這部分信息也是已知信息存入堆棧2中，設(shè)這部分信息為string2。

并針對性對閱讀器尋呼信息進(jìn)行約定，其具體約定為：

閱讀器尋呼的信息包含提供給標(biāo)簽匹配的uid和需要標(biāo)簽返回其id信息中有用信息的兩個標(biāo)志位，閱讀器收到標(biāo)簽響應(yīng)的信息后先形成一個與標(biāo)簽id長度相同的信息設(shè)為tc，tc就是所有響應(yīng)的標(biāo)簽id的完整疊加信息中，其表達(dá)式為：

tc＝uid+string1+id+string2(1)。

本發(fā)明的閱讀器在其工作時用到了4個堆棧，堆棧存放的信息如下：

stack0：在閱讀器發(fā)送尋呼指令前，將uid存入其中；

stack1：保存標(biāo)簽信息的第二部分string1；

stack2：保存標(biāo)簽信息的第四部分string2；

stack3：在收到標(biāo)簽響應(yīng)信息后，保存形成的tc。

相較于普通傳統(tǒng)的二叉樹算法，本發(fā)明中閱讀器尋呼加入了兩個位置序號，因此本發(fā)明依托于request(uid，p0，p1)和request(null,0,p1)指令實現(xiàn)閱讀器尋呼，其中：

request(uid，p0，p1)：閱讀器尋呼指令。因為在后退算法中有向前尋呼和向后尋呼模式，所以在不同的尋呼模式下，尋呼指令中的參數(shù)來源不同。當(dāng)閱讀器處于向前尋呼時，與大多數(shù)算法相同，uid來自于標(biāo)簽響應(yīng)信息中的最高碰撞位之前的位加上一個0，這時就代表搜尋二叉樹的0分支，直至識別一個標(biāo)簽。p0和p1代表閱讀器對標(biāo)簽id未知序列的范圍，也就是標(biāo)簽響應(yīng)信息中第三部分在tc中的范圍。假設(shè)標(biāo)簽的id從左至右由低到高，則p0代表標(biāo)簽id序列中需要響應(yīng)的最高位，p1代表最低位，則標(biāo)簽id序列響應(yīng)的區(qū)間是[p0,p1]。當(dāng)閱讀器處于向后搜索時，因為每一次閱讀器尋呼的uid都存入了堆棧0，所以先使堆棧0出棧一次，再推出堆棧0的頂部信息形成uid。p0、p1來自于堆棧3，也是先使堆棧3出棧一次，然后再通過堆棧3的頂部信息來判斷標(biāo)簽響應(yīng)信息中的第三部分的形成。標(biāo)簽接收到尋呼指令后先判斷尋呼指令中的uid是否匹配，相匹配則將其id中p0至p1位中的信息響應(yīng)給閱讀器。

request(null,0,p1)，閱讀器廣播指令。這是一條特殊的尋呼指令，其uid等于空，代表所有標(biāo)簽都要響應(yīng)；p0等于0代表標(biāo)簽響應(yīng)的信息從id的起始位開始；p1是一個常數(shù)，其值等于標(biāo)簽id的長度，代表標(biāo)簽響應(yīng)的信息到id的最高位結(jié)束。這條指令的整體意義在于所有處于激活狀態(tài)的標(biāo)簽都將其自身的id響應(yīng)給閱讀器。

在此算法下，閱讀器的工作流程為：

1)閱讀器發(fā)送廣播命令request(null，0，p1)，將一個空的信息存入stack0、stack1和stack2中，標(biāo)簽收到這個信息后都發(fā)送自己的id給閱讀器，進(jìn)入步驟3)；

2)閱讀器分析接收到的標(biāo)簽信息

如果響應(yīng)信息為空，代表在閱讀器尋呼范圍內(nèi)沒有標(biāo)簽，則結(jié)束識別過程，如果有響應(yīng)且沒有碰撞，則識別這個標(biāo)簽進(jìn)入步驟3)進(jìn)行后退閱讀；如果有響應(yīng)且只有一個碰撞，則識別兩個標(biāo)簽進(jìn)入步驟3)進(jìn)行后退閱讀；如果有響應(yīng)且有一個以上的碰撞位，則進(jìn)入步驟4)，則進(jìn)入向前閱讀模式；

3)后退閱讀

推出stack0頂部信息，如果頂部信息為空，則代表閱讀器處于根節(jié)點，不可后退，結(jié)束識別過程，如果不為空，則保存這部分信息，設(shè)其為uid1；stack0的頂部信息繼續(xù)推出，設(shè)為uid0，uid1信息長度必定大uid0，設(shè)uid1相比uid0多出的部分d，stack1出棧兩次，保存后一次的信息為str1；將d與str1結(jié)合形成新的string1存入stack1中，stack2出棧一次，stack3出棧兩次，保存后一次信息tc；去掉tc中與uid0信息相同的部分得到信息id，將信息id當(dāng)作標(biāo)簽響應(yīng)信息分為4部分，將第二和第四部分存入對應(yīng)堆棧中；根據(jù)標(biāo)簽響應(yīng)信息中的第三部分得出閱讀器尋呼指令中的p0和p1，將uid0作為這次尋呼指令中的uid，閱讀器發(fā)送尋呼指令request(uid，p0，p1)，進(jìn)入步驟2)；

4)向前閱讀

將標(biāo)簽響應(yīng)信息stack1、stack2的頂部信息代入式(1)形成tc，并將其存入stack3中，將stack1和stack2出棧，根據(jù)標(biāo)簽的響應(yīng)信息的4部分，將第二和第四部分存入對應(yīng)堆棧中；從stack0中得到上一次的尋呼uid與第一部分信息相結(jié)合形成uid，將uid最后一個碰撞位x改為0，形成新的uid；利用標(biāo)簽信息的第三部分信息得出p0和p1，閱讀器發(fā)送尋呼指令request(uid，p0，p1)，進(jìn)入步驟2)。

本發(fā)明通過在閱讀器尋呼指令中加入引導(dǎo)位使標(biāo)簽以更快的速度響應(yīng)閱讀器，從而減少總通信量和傳輸時延，從而減少了標(biāo)簽認(rèn)證所需的平均時間，并增加標(biāo)簽詢問的成功率。

實施例

設(shè)在閱讀器尋呼范圍內(nèi)有5個標(biāo)簽，標(biāo)簽的id和識別過程如表1所示。

表1

下面對算法識別這5個標(biāo)簽的過程進(jìn)行詳細(xì)說明。

(1)閱讀器發(fā)送廣播指令request(null，0，7)，將null存入堆棧0、1、2中。標(biāo)簽接收到廣播指令都將自己的id發(fā)送給閱讀器，發(fā)送的混合信號為x1xxxxxx。

(2)閱讀器對接收到的信息進(jìn)行譯碼，得到的id為x1xxxxxx，id的碰撞位大于一個，根據(jù)id得出part1為x，part2為1，part3為xxxxxx，part4為null。讀取stack0、stack1、stack2的頂部信息分別賦給uid(null)、string1(null)、string2(null)，根據(jù)式(1)生成tc等于x1xxxxxx，將tc存入stack3，分析tc得出下一次尋呼的uid、p0、p1分別為0、2、7。將uid(0)存入stack0，part2(1)的數(shù)據(jù)存入stack1，part4(null)的數(shù)據(jù)存入stack2。閱讀器發(fā)出尋呼指令request(0，2，7)。標(biāo)簽接收到尋呼指令，根據(jù)尋呼指令的uid信息進(jìn)行匹配，匹配的標(biāo)簽發(fā)送其id的2到7位的序列號給閱讀器。tag1、2、4、5匹配成功。

(3)閱讀器接收的id為xx0xxx，id的碰撞位大于一個，根據(jù)id得出part1為x，part2為null，part3為x0xxx，part4為null。讀取stack0、stack1、stack2的頂部信息分別賦給uid(0)、string1(1)、string2(null)，根據(jù)式(1)生成tc等于01xx0xxx，將tc存入stack3，分析tc得出下一次尋呼的uid、p0、p1分別為010、3、7。將uid(010)存入stack0，part2(null)的數(shù)據(jù)存入stack1，part4(null)的數(shù)據(jù)存入stack2。閱讀器發(fā)出尋呼指令request(010，3，7)。tag1、2、4響應(yīng)，發(fā)送其id的3到7位的數(shù)據(jù)給閱讀器。

(4)閱讀器接收的id為x01xx，id的碰撞位大于一個，根據(jù)id得出part1為x，part2為01，part3為xx，part4為null。讀取stack0、stack1、stack2的頂部信息分別賦給uid(010)、string1(null)、string2(null)，根據(jù)式(1)生成tc等于010x01xx，將tc存入stack3，分析tc得出下一次尋呼的uid、p0、p1分別為0100、3、7。將uid(0100)存入stack0，part2(01)的數(shù)據(jù)存入stack1，part4(null)的數(shù)據(jù)存入stack2。閱讀器發(fā)出尋呼指令request(0100，3，7)。tag4響應(yīng)，發(fā)送其id的3到7位的數(shù)據(jù)給閱讀器。

(5)閱讀器接收到的id為0101，id沒碰撞位，讀取并推出stack0、stack1、stack2的頂部信息分別賦給uid(0100)、string1(null)、string2(null)，根據(jù)式(1)得出tc等于01000101，識別tag4。將stack3出棧形成新的tc為010x01xx，將stack0出棧得到uid(010)，將stack1出棧得到string1(01)，更改string1的信息為101存入堆棧stack1中。目前閱讀器未知的信息是tc的最后兩位，則p1、p2分別為6、7。閱讀器發(fā)出尋呼指令request(010，6，7)。tag1、2響應(yīng)，發(fā)送其id的6到7位的數(shù)據(jù)給閱讀器。

(6)閱讀器接收到的id為x0，id只有一個碰撞位，讀取并推出stack0、stack1、stack2的頂部信息分別賦給uid(010)、string1(101)、string2(null)，根據(jù)式(1)得出tc等于010101x0，識別tag1、2。將stack3出棧形成新的tc為01xx0xxx，將stack0出棧得到uid(0)，將stack1出棧得到string1(1)，更改string1的信息為11存入堆棧stack1中。目前閱讀器未知的信息是tc的最后5位，則p1、p2分別為3、7。閱讀器發(fā)出尋呼指令request(0，3，7)。tag5響應(yīng)，發(fā)送其id的3到7位的數(shù)據(jù)給閱讀器。

(7)閱讀器接收到的id為10001，id沒碰撞位，讀取并推出stack0、stack1、stack2的頂部信息分別賦給uid(0)、string1(11)、string2(null)，根據(jù)式(1)得出tc等于01110001，識別tag4。將stack3出棧形成新的tc為null，將stack0出棧得到uid(null)，將stack1出棧得到string1(1)，tc的最高位為碰撞位，將其改為1后加上出棧的1，string1的信息更改為11存入堆棧stack1中。目前閱讀器未知的信息是tc的最后6位，則p1、p2分別為2、7。閱讀器發(fā)出尋呼指令request(null，3，7)。tag3響應(yīng)，發(fā)送其id的3到7位的數(shù)據(jù)給閱讀器，閱讀器收到信息后讀取其沒碰撞識別tag3。將stack0推出時發(fā)現(xiàn)其中沒有元素，從而結(jié)束識別過程。

本發(fā)明針對目前超高頻射頻識別系統(tǒng)中利用二叉樹防碰撞算法通信量大和傳輸時延長等問題，通過在閱讀器尋呼指令中加入引導(dǎo)位使標(biāo)簽以更快的速度響應(yīng)閱讀器，從而減少總通信量和傳輸時延，從而減少了標(biāo)簽認(rèn)證所需的平均時間，并增加標(biāo)簽詢問的成功率，同時，該算法能夠顯著提高閱讀器和標(biāo)簽之間的通信速率。

本發(fā)明針對實際的流水線裝配生產(chǎn)環(huán)境中，因高頻閱讀器和標(biāo)簽的通信碰撞問題造成的生產(chǎn)線無法可靠運行和識別時間較長的問題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于汽車座椅裝配生產(chǎn)線的rfid射頻識別系統(tǒng)，其防碰撞模塊采用了后退尋呼防碰撞處理算法，通過在閱讀器尋呼指令中加入引導(dǎo)位使標(biāo)簽以更快的速度響應(yīng)閱讀器，從而減少總通信量和傳輸時延，從而減少了標(biāo)簽認(rèn)證所需的平均時間，并增加標(biāo)簽詢問的成功率，同時，該算法能夠顯著提高閱讀器和標(biāo)簽之間的通信速率，從而提高整個生產(chǎn)系統(tǒng)運行的可靠性和效率。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。