專利名稱：無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線無源傳感技術(shù)，尤其涉及一種無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防 沖突數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
無線無源傳感器的研究目前還處于起步階段，具有相當(dāng)大的潛力。雖然無 線有源傳感技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但是由于電池電量有限，且壽命受環(huán)境的影響 較大，因此，傳感器標(biāo)簽的無源化是無線傳感器系統(tǒng)的一個(gè)理想的發(fā)展趨勢(shì)， 并且已經(jīng)開始出現(xiàn)。
目前無線無源傳感器的產(chǎn)品及研究主要是聲表面波(SAW)傳感器。無線 無源SAW傳感器是利用SAW在壓電基底表面?zhèn)鞑r(shí)，壓電基片表面的物理特 性的改變引起SAW傳播特性的變化的原理工作的，被測(cè)參數(shù)體現(xiàn)在返回電磁波 信號(hào)當(dāng)中，以模擬的形式返回收發(fā)器。無線無源SAW傳感器對(duì)于傳感器設(shè)計(jì)的 要求及依賴很高。
相對(duì)而言，RFID標(biāo)簽式的無線無源傳感器的應(yīng)用將更加靈活，傳感器節(jié)點(diǎn) 的成本也可以更低，這類產(chǎn)品可用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食物或水的安全檢測(cè)、容器內(nèi) 參數(shù)的測(cè)量等。例如將該感應(yīng)器標(biāo)簽粘貼在牛奶紙盒上，通過外殼測(cè)量牛奶中 細(xì)菌的含量，依據(jù)這些數(shù)據(jù)可以用來判定牛奶是否變質(zhì)。
對(duì)RFID沖突問題的解決一般有4種方式TDMA時(shí)分多址、SDMA空分 多址、FDMA頻分多址、CDMA碼分多址。其中，TDMA時(shí)分多址方式由于應(yīng) 用簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)大量標(biāo)簽的讀寫，所以被多數(shù)防沖撞方法采用。現(xiàn)有的RFID 系統(tǒng)多標(biāo)簽沖突解決方案主要包括ALOHA方法和二叉樹方法兩種。其中Aloha 方法又可分為純Aloha、時(shí)隙Aloha (Slotted Aloha)、幀隙Aloha (Frame-slotted Aloha)。但是ALOHA方法的隨機(jī)性較大，當(dāng)大量標(biāo)簽并存時(shí)，幀沖突嚴(yán)重，引 起性能急劇惡化，理論性能也不如二叉樹方法。二叉樹方法包括動(dòng)態(tài)二進(jìn)制方 法、后退式二叉樹搜索方法以及其他形式優(yōu)化的二叉樹方法等，但是二叉樹方 法應(yīng)答時(shí)序較長(zhǎng)，而且容易產(chǎn)生誤碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無線無源射頻傳感系統(tǒng)的 防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)-
一種無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，無線無源射頻傳感系 統(tǒng)主要由單個(gè)閱讀器和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成，閱讀器和傳感器節(jié)點(diǎn)均包括控制 器，控制器帶有n位計(jì)數(shù)器，該方法包括以下步驟
(1) 閱讀器通過電磁感應(yīng)給傳感器節(jié)點(diǎn)無線供電，初始化傳感器節(jié)點(diǎn)，使節(jié)點(diǎn) 出于空閑狀態(tài)；
(2) 閱讀器發(fā)查地址號(hào)指令，空閑狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到指令后清零n位計(jì)數(shù)器，進(jìn) 入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)；
(3) 閱讀器發(fā)送邏輯位序列，同時(shí)閱讀器的n位計(jì)數(shù)器從O開始累加發(fā)送的邏 輯位個(gè)數(shù)。處于監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽邏輯位，n位計(jì)數(shù)器從O開始累加接收到 的邏輯位個(gè)數(shù)；
(4) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)的n位計(jì)數(shù)器的值累加到和地址號(hào)相等時(shí)，該節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)一位應(yīng) 答信號(hào)。閱讀器收到應(yīng)答信號(hào)后，保存當(dāng)前n位計(jì)數(shù)器值，即該響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的地 址號(hào)，并根據(jù)用戶選擇的命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，而后繼續(xù)發(fā)送邏輯位序列并計(jì) 數(shù)；
(5) 處于監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到暫停計(jì)數(shù)指令，進(jìn)入暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)；
(6) 處于暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到讀隨機(jī)數(shù)指令或讀數(shù)據(jù)指令，判斷n位計(jì)數(shù) 器值與地址號(hào)是否相等，若不相等則不動(dòng)作，若相等則發(fā)送隨機(jī)數(shù)或數(shù)據(jù)；
(7) 處于暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)；
(8) 閱讀器邏輯位序列發(fā)送完畢，即n位計(jì)數(shù)器達(dá)到用戶設(shè)定的最大值，發(fā)送 結(jié)束查號(hào)指令。節(jié)點(diǎn)n位計(jì)數(shù)器滿或接收到結(jié)束查號(hào)指令后結(jié)束查詢，進(jìn)入空 閑狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果是
1、 降低誤碼率，節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答采用地址碼"一位應(yīng)答"的方式，較二叉樹及 其改進(jìn)方法相比，節(jié)點(diǎn)不用發(fā)送大量的地址碼，可以有效的降低地址碼的誤碼率。
2、 指令效率高，該"一位應(yīng)答"方式采用基于斷點(diǎn)的方法，不但在一個(gè)周 期內(nèi)完成所有節(jié)點(diǎn)的識(shí)別，而且可以在查詢節(jié)點(diǎn)的同時(shí)讀取傳感器測(cè)量值，實(shí) 現(xiàn)單條查詢指令完成所有傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量值讀取和地址沖突檢測(cè)功能，效率很高。
3、 査詢效率不受節(jié)點(diǎn)數(shù)目影響，本發(fā)明不存在ALOHA方法的隨機(jī)性問題， 節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)于查詢效率幾乎沒有影響，節(jié)點(diǎn)數(shù)越多節(jié)點(diǎn)平均査詢時(shí)間越短。
4、 邏輯簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，該查詢方法的指令及節(jié)點(diǎn)狀態(tài)少，識(shí)別過程的邏 輯簡(jiǎn)單，使用資源較少，容易實(shí)現(xiàn)。
5、 降低節(jié)點(diǎn)功耗，本發(fā)明將主要的數(shù)據(jù)處理及控制任務(wù)交于閱讀器，減少 了節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理量和數(shù)據(jù)發(fā)送量，節(jié)點(diǎn)的方法復(fù)雜度很低，降低了節(jié)點(diǎn)功耗。


圖1是本發(fā)明閱讀器和傳感器節(jié)點(diǎn)的無線供電和通信的示意圖2是本發(fā)明中閱讀器的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明中傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法的一次査詢過程中閱讀器的執(zhí)行框圖； 圖5是圖1中進(jìn)行相應(yīng)的處理方框針對(duì)含地址號(hào)沖突檢測(cè)的地址號(hào)査詢功
能的具體執(zhí)行框圖6是圖1中進(jìn)行相應(yīng)的處理方框針對(duì)含數(shù)據(jù)讀取的地址號(hào)査詢功能的具
體執(zhí)行框圖7是本發(fā)明防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法中傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換框圖； 圖8是本發(fā)明防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。 該方法具體應(yīng)用于單個(gè)閱讀器和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線無源射頻傳感 系統(tǒng)中，如圖1所示。閱讀器通過閱讀器線圈發(fā)射能量和信號(hào)，傳感器節(jié)點(diǎn)的 節(jié)點(diǎn)線圈與閱讀器線圈耦合，以電磁感應(yīng)的方式獲取能量和信號(hào)，并以副載波
調(diào)制的方式通過節(jié)點(diǎn)線圈將信號(hào)發(fā)給閱讀器。
閱讀器由控制器、通信接口、半橋逆變控制芯片、半橋逆變電路、直流源、 閱讀器線圈、選頻放大電路和解調(diào)電路構(gòu)成，它們的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。 其中控制器需帶有一個(gè)n位計(jì)數(shù)器，具體可選用AVR系列的ATMAGE48單片 機(jī)，閱讀器與傳感器節(jié)點(diǎn)通信的編碼和解碼也由控制器完成，可采用2Kbit/s的 曼徹斯特編碼。通信接口可選用RS232串行通信接口，用于和計(jì)算機(jī)通信。半橋逆變控制芯片可選用UC3825，輸出頻率可為l.OMHz，信號(hào)調(diào)制采用10%的 ASK調(diào)制，由控制器控制半橋逆變控制芯片實(shí)現(xiàn)。閱讀器線圈可選用LC并聯(lián) 諧振電路，諧振頻率為逆變電路輸出頻率。選頻放大電路和解調(diào)電路用于解調(diào) 節(jié)點(diǎn)發(fā)出的副載波調(diào)制信號(hào)，選頻放大電路的選擇頻率為副載波頻率，如 0.875MHz。
傳感器節(jié)點(diǎn)有控制器、傳感器、n位地址號(hào)，節(jié)點(diǎn)線圈、穩(wěn)壓電源、解調(diào)電 路、分頻器和副載波調(diào)制電路構(gòu)成，它們的連接示意圖如圖3所示。其中控制 器需帶有一個(gè)n位計(jì)數(shù)器，具體可選用AVR系列的ATTINY24單片機(jī)，傳感器 節(jié)點(diǎn)與閱讀器通信的編碼和解碼也由控制器完成。傳感器可選用DALLAS公司 的單線總線數(shù)字傳感器，如DS18B20。 n位地址號(hào)可采用撥碼開關(guān)，由用戶設(shè) 定并更改。節(jié)點(diǎn)線圈可選用LC并聯(lián)諧振電路。穩(wěn)壓電源包括整流、濾波和穩(wěn)壓 電路，用于給傳感器節(jié)點(diǎn)的電路供電。解調(diào)電路用于解調(diào)閱讀器發(fā)出的10%的 ASK調(diào)制信號(hào)。分頻器和副載波調(diào)制電路用于將控制器要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行副載 波調(diào)制，分頻器可選用8分頻，則對(duì)于l.OMHz的接收信號(hào)，副載波調(diào)制信號(hào)的 頻率為0.875MHz和1.125 MHz。傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換框圖如圖7所示。
應(yīng)用時(shí)首先用戶應(yīng)設(shè)定每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的地址號(hào)及閱讀器査詢的最大值。 節(jié)點(diǎn)地址號(hào)的設(shè)定在便于用戶識(shí)別和分辨的基礎(chǔ)上，應(yīng)以最大的地址號(hào)盡量小 為最佳，這樣可以減少查詢和讀取的時(shí)間，閱讀器查詢的最大值必須大于節(jié)點(diǎn) 最大的地址號(hào)，默認(rèn)查詢最大值為2"。
如圖4所示，本發(fā)明的無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，包 括以下步驟
步驟一，閱讀器通過電磁感應(yīng)給傳感器節(jié)點(diǎn)無線供電，初始化傳感器節(jié)點(diǎn)， 使節(jié)點(diǎn)出于空閑狀態(tài)。
步驟二，閱讀器發(fā)查地址號(hào)指令，空閑狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到指令后清零n位計(jì) 數(shù)器，進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。
步驟三，閱讀器發(fā)送邏輯位序列，同時(shí)閱讀器的n位計(jì)數(shù)器從O開始累加 發(fā)送的邏輯位個(gè)數(shù)。處于監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽邏輯位，n位計(jì)數(shù)器從O開始累 加接收到的邏輯位個(gè)數(shù)。
步驟四，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的n位計(jì)數(shù)器的值累加到和地址號(hào)相等時(shí)，該節(jié)點(diǎn)發(fā)送一 個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)。閱讀器收到應(yīng)答信號(hào)后，保存當(dāng)前n位計(jì)數(shù)器值，即該 響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的地址號(hào)，并根據(jù)用戶選擇的命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，而后繼續(xù)發(fā)送邏 輯位序列并計(jì)數(shù)。
其中用戶選擇的命令包括快速地址號(hào)查詢，含地址號(hào)沖突檢測(cè)的地址號(hào)查詢和含數(shù)據(jù)讀取的地址號(hào)査詢3種。
當(dāng)命令為快速地址號(hào)查詢時(shí)，相應(yīng)的處理為不做處理。 當(dāng)命令為含地址號(hào)沖突檢測(cè)的地址號(hào)查詢時(shí)，相應(yīng)的處理步驟為
a. 閱讀器發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。
b. 閱讀器發(fā)讀隨機(jī)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)收到指令，判斷n位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào) 是否相等，若不相等則不動(dòng)作，若相等則生成并發(fā)送一個(gè)m位隨機(jī)數(shù)。
c. 閱讀器判斷隨機(jī)數(shù)是否有數(shù)據(jù)沖突，若沒有則不動(dòng)作，若有則說明工作范 圍內(nèi)有地址碼沖突的節(jié)點(diǎn)，閱讀器記錄下該地址碼。
d. 閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。 當(dāng)命令為含數(shù)據(jù)讀取的地址號(hào)査詢時(shí)，相應(yīng)的處理步驟為-
a. 閱讀器發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。
b. 閱讀器發(fā)讀數(shù)據(jù)指令，所有節(jié)點(diǎn)收到指令，判斷n位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是 否相等，若不相等則不動(dòng)作，若相等則發(fā)送傳感檢測(cè)的數(shù)據(jù)。
c. 閱讀器判斷隨機(jī)數(shù)是否有數(shù)據(jù)沖突，若沒有則不動(dòng)作，若有則說明工作范 圍內(nèi)有地址碼沖突的節(jié)點(diǎn)，閱讀器記錄下該地址碼。
d. 閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。
步驟五，處于監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到暫停計(jì)數(shù)指令，進(jìn)入暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)。 步驟六，處于暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到讀隨機(jī)數(shù)指令或讀數(shù)據(jù)指令，判斷n
位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等，若不相等則不動(dòng)作，若相等則發(fā)送隨機(jī)數(shù)或數(shù)據(jù)。
步驟七，處于暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。 步驟八，閱讀器邏輯位序列發(fā)送完畢，即n位計(jì)數(shù)器達(dá)到用戶設(shè)定的最大
值，發(fā)送結(jié)束查號(hào)指令。節(jié)點(diǎn)n位計(jì)數(shù)器滿或接收到結(jié)束査號(hào)指令后結(jié)束查詢，
進(jìn)入空閑狀態(tài)。
實(shí)施例
如圖8所示，假設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)擁有一個(gè)8位地址號(hào)，4位隨機(jī)數(shù)和8位計(jì)數(shù) 器，傳感檢測(cè)數(shù)據(jù)為12位。閱讀器工作范圍內(nèi)有4個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，它們的地址 已設(shè)定，分別為一號(hào)00000011 (十進(jìn)制3)， 二號(hào)00001100 (十進(jìn)制12)，三號(hào) 01101000 (十進(jìn)制104)，四號(hào)00001100 (十進(jìn)制12)，其中二號(hào)和四號(hào)地址號(hào) 沖突。閱讀器査詢的最大值為默認(rèn)的28即256。閱讀器的邏輯位序列采用曼徹斯 特編碼的邏輯1序列。節(jié)點(diǎn)的"一位應(yīng)答"信號(hào)為一位邏輯1。用戶可選擇快速 地址號(hào)查詢、含地址號(hào)沖突檢測(cè)的地址號(hào)查詢和含數(shù)據(jù)讀取的地址號(hào)查詢3種功能，選擇快速地址號(hào)査詢時(shí)，節(jié)點(diǎn)沒有暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)。 當(dāng)用戶選擇快速地址號(hào)查詢功能時(shí)，步驟如下
1. 閱讀器通過電磁感應(yīng)給傳感器節(jié)點(diǎn)無線供電，初始化傳感器節(jié)點(diǎn)，使4個(gè) 節(jié)點(diǎn)出于空閑狀態(tài)。
2. 閱讀器發(fā)查地址號(hào)指令，4個(gè)節(jié)點(diǎn)收到指令后清零各自的8位計(jì)數(shù)器，進(jìn) 入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。
3. 閱讀器發(fā)送邏輯位序列，同時(shí)閱讀器的8位計(jì)數(shù)器從0開始累加發(fā)送的邏 輯位個(gè)數(shù)。4個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽邏輯位，節(jié)點(diǎn)8位計(jì)數(shù)器從0開始累加接收到的邏輯位 個(gè)數(shù)。
4. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完3個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到3， 一 號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)，即一位邏 輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽計(jì)數(shù)。
5. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值3為一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 地址號(hào)，并繼續(xù)發(fā)送邏輯位序列。
6. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完12個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到12， 二號(hào)和四號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)， 即一位邏輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽計(jì)數(shù)。
7. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值12為一個(gè)節(jié)點(diǎn) 的地址號(hào)，并繼續(xù)發(fā)送邏輯位序列。
8. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完104個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到104， 三號(hào)和四號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)， 即一位邏輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽計(jì)數(shù)。
9. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值104為一個(gè)節(jié)點(diǎn) 的地址號(hào)，并繼續(xù)發(fā)送邏輯位序列.。
10. 閱讀器發(fā)完256個(gè)邏輯1，發(fā)送結(jié)束查號(hào)指令，節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器溢出， 4個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入空閑狀態(tài)。閱讀器返回査詢結(jié)果，查詢結(jié)束。
當(dāng)用戶選擇含地址號(hào)沖突檢測(cè)的地址號(hào)查詢功能時(shí)，如圖5所示，上述步驟 的4到步驟的IO變?yōu)?br> 4. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完3個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的S位計(jì)數(shù)器累加到3， 一 號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)，即一位邏 輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽。
5. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值3為一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 地址號(hào)，發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。閱讀器發(fā)讀隨機(jī)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)判斷8位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等，二號(hào)三號(hào)四號(hào)不相等則不動(dòng)作，
一號(hào)相等則生成并以曼徹斯特碼發(fā)送4位隨機(jī)數(shù)，假設(shè)為0100。閱讀器判斷隨 機(jī)數(shù)沒有數(shù)據(jù)沖突，則不動(dòng)作。閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，并繼續(xù)發(fā)送邏輯位 序列。所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)，繼續(xù)計(jì)數(shù)。
6. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完12個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到12， 二號(hào)和四號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)， 即一位邏輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽。
7. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值12為一個(gè)節(jié)點(diǎn) 的地址號(hào)，發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。閱讀器發(fā)讀隨機(jī)數(shù)指令， 所有節(jié)點(diǎn)判斷8位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等， 一號(hào)四號(hào)不相等則不動(dòng)作，二 號(hào)三號(hào)相等則生成并以曼徹斯特碼發(fā)送4位隨機(jī)數(shù)，假設(shè)分別為0011和0101。 閱讀器判斷隨機(jī)數(shù)有沖突，記錄下當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值12為沖突地址。閱讀器發(fā) 送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，并繼續(xù)發(fā)送邏輯位序列。所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)，繼續(xù) 計(jì)數(shù)。
8. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完104個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到104， 三號(hào)和四號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)， 即一位邏輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽。
9. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值104為一個(gè)節(jié) 點(diǎn)的地址號(hào)，發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。閱讀器發(fā)讀隨機(jī)數(shù)指令， 所有節(jié)點(diǎn)判斷8位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等， 一號(hào)二號(hào)四號(hào)不相等則不動(dòng)作， 三號(hào)相等則生成并以曼徹斯特碼發(fā)送4位隨機(jī)數(shù)，假設(shè)為1100。閱讀器判斷隨 機(jī)數(shù)沒有數(shù)據(jù)沖突，則不動(dòng)作。閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，并繼續(xù)發(fā)送邏輯位 序列。所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)，繼續(xù)計(jì)數(shù)。
10. 閱讀器發(fā)完256個(gè)邏輯1，發(fā)送結(jié)束査號(hào)指令，節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器溢出， 4個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入空閑狀態(tài)。閱讀器返回査詢結(jié)果，顯示地址為12，即00001100的 節(jié)點(diǎn)有地址沖突。查詢結(jié)束。
當(dāng)用戶選擇含數(shù)據(jù)讀取的地址號(hào)查詢功能時(shí)，如圖6所示，上述步驟的4 到步驟的IO變?yōu)?
4. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完3個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到3， 一 號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)，即一位邏 輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽。
5. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值3為一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 地址號(hào)，發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。閱讀器發(fā)讀數(shù)據(jù)指令，所有節(jié)點(diǎn)判斷8位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等，二號(hào)三號(hào)四號(hào)不相等則不動(dòng)作，一
號(hào)相等則生成并以曼徹斯特碼發(fā)送12位傳感檢測(cè)數(shù)據(jù)，假設(shè)為001100010100。 閱讀器判斷數(shù)據(jù)沒有沖突，則保存數(shù)據(jù)。閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，并繼續(xù)發(fā) 送邏輯位序列。所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)，繼續(xù)計(jì)數(shù)。
6. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完12個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到12， 二號(hào)和四號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)， 即一位邏輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽。
7. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值12為一個(gè)節(jié)點(diǎn) 的地址號(hào)，發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。閱讀器發(fā)讀數(shù)據(jù)指令，所 有節(jié)點(diǎn)判斷8位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等， 一號(hào)四號(hào)不相等則不動(dòng)作，二號(hào) 三號(hào)相等則生成并以曼徹斯特碼發(fā)送12位傳感檢測(cè)數(shù)據(jù)，假設(shè)分別為 001010110010和100101000110。閱讀器判斷數(shù)據(jù)有沖突，記錄下當(dāng)前8位計(jì)數(shù) 器值12為沖突地址。閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，并繼續(xù)發(fā)送邏輯位序列。所有 節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)，繼續(xù)計(jì)數(shù)。
8. 當(dāng)閱讀器發(fā)送完104個(gè)邏輯1，閱讀器和各節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器累加到104， 三號(hào)和四號(hào)節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器值和地址號(hào)相等，發(fā)送一個(gè)"一位應(yīng)答"信號(hào)， 即一位邏輯l，并繼續(xù)監(jiān)聽。
9. 閱讀器接收到"一位應(yīng)答"信號(hào)，保存當(dāng)前8位計(jì)數(shù)器值104為一個(gè)節(jié) 點(diǎn)的地址號(hào)，發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。閱讀器發(fā)讀數(shù)據(jù)指令， 所有節(jié)點(diǎn)判斷8位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等， 一號(hào)二號(hào)四號(hào)不相等則不動(dòng)作， 三號(hào)相等則生成并以曼徹斯特碼發(fā)送12位傳感檢測(cè)數(shù)據(jù)，假設(shè)為010001001001。 閱讀器判斷數(shù)據(jù)沒有沖突，則保存數(shù)據(jù)。閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，并繼續(xù)發(fā) 送邏輯位序列。所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)，繼續(xù)計(jì)數(shù)。
10. 閱讀器發(fā)完256個(gè)邏輯1，發(fā)送結(jié)束査號(hào)指令，節(jié)點(diǎn)的8位計(jì)數(shù)器溢出， 4個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入空閑狀態(tài)。閱讀器返回查詢結(jié)果，顯示地址為12，即00001100的 節(jié)點(diǎn)有地址沖突。査詢結(jié)束。
ii
權(quán)利要求
1. 一種無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，無線無源射頻傳感系統(tǒng)主要由單個(gè)閱讀器和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成，閱讀器和傳感器節(jié)點(diǎn)均包括控制器，控制器帶有n位計(jì)數(shù)器，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)閱讀器通過電磁感應(yīng)給傳感器節(jié)點(diǎn)無線供電，初始化傳感器節(jié)點(diǎn)，使節(jié)點(diǎn)出于空閑狀態(tài)。(2)閱讀器發(fā)查地址號(hào)指令，空閑狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到指令后清零n位計(jì)數(shù)器，進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。(3)閱讀器發(fā)送邏輯位序列，同時(shí)閱讀器的n位計(jì)數(shù)器從0開始累加發(fā)送的邏輯位個(gè)數(shù)。處于監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽邏輯位，n位計(jì)數(shù)器從0開始累加接收到的邏輯位個(gè)數(shù)。(4)當(dāng)節(jié)點(diǎn)的n位計(jì)數(shù)器的值累加到和地址號(hào)相等時(shí)，該節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)一位應(yīng)答信號(hào)。閱讀器收到應(yīng)答信號(hào)后，保存當(dāng)前n位計(jì)數(shù)器值，即該響應(yīng)節(jié)點(diǎn)的地址號(hào)，并根據(jù)用戶選擇的命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，而后繼續(xù)發(fā)送邏輯位序列并計(jì)數(shù)。(5)處于監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到暫停計(jì)數(shù)指令，進(jìn)入暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)。(6)處于暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到讀隨機(jī)數(shù)指令或讀數(shù)據(jù)指令，判斷n位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是否相等，若不相等則不動(dòng)作，若相等則發(fā)送隨機(jī)數(shù)或數(shù)據(jù)。(7)處于暫停計(jì)數(shù)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)收到繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。(8)閱讀器邏輯位序列發(fā)送完畢，即n位計(jì)數(shù)器達(dá)到用戶設(shè)定的最大值，發(fā)送結(jié)束查號(hào)指令。節(jié)點(diǎn)n位計(jì)數(shù)器滿或接收到結(jié)束查號(hào)指令后結(jié)束查詢，進(jìn)入空閑狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述步驟(4)中，所述用戶選擇的命令為快速地址號(hào)査詢，含地址號(hào)沖 突檢測(cè)的地址號(hào)査詢或含數(shù)據(jù)讀取的地址號(hào)查詢。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述步驟(4)中，所述用戶選擇的命令為快速地址號(hào)查詢，所述相應(yīng)的 處理為不做處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述步驟(4)中，所述用戶選擇的命令為含地址號(hào)沖突檢測(cè)的地址號(hào)查 詢，所述相應(yīng)的處理具體包括(a)閱讀器發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。(b) 閱讀器發(fā)讀隨機(jī)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)收到指令，判斷n位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào) 是否相等，若不相等則不動(dòng)作，若相等則生成并發(fā)送一個(gè)m位隨機(jī)數(shù)。(c) 閱讀器判斷隨機(jī)數(shù)是否有數(shù)據(jù)沖突，若沒有則不動(dòng)作，若有則說明工作范 圍內(nèi)有地址碼沖突的節(jié)點(diǎn)，閱讀器記錄下該地址碼。(d) 閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述步驟(4)中，所述用戶選擇的命令為含數(shù)據(jù)讀取的地址號(hào)査詢，所 述相應(yīng)的處理具體包括(a) 閱讀器發(fā)送暫停計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)暫停計(jì)數(shù)。(b) 閱讀器發(fā)讀數(shù)據(jù)指令，所有節(jié)點(diǎn)收到指令，判斷n位計(jì)數(shù)器值與地址號(hào)是 否相等，若不相等則不動(dòng)作，若相等則發(fā)送傳感檢測(cè)的數(shù)據(jù)。(c) 閱讀器判斷隨機(jī)數(shù)是否有數(shù)據(jù)沖突，若沒有則不動(dòng)作，若有則說明工作范 圍內(nèi)有地址碼沖突的節(jié)點(diǎn)，閱讀器記錄下該地址碼。(d) 閱讀器發(fā)送繼續(xù)計(jì)數(shù)指令，所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)聽計(jì)數(shù)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線無源射頻傳感系統(tǒng)的防沖突數(shù)據(jù)傳輸方法，無線無源射頻傳感系統(tǒng)主要由單個(gè)閱讀器和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答采用地址碼一位應(yīng)答的方式，較二叉樹及其改進(jìn)方法相比，節(jié)點(diǎn)不用發(fā)送大量的地址碼，可以有效的降低地址碼的誤碼率；該一位應(yīng)答方式采用基于斷點(diǎn)的方法，不但在一個(gè)周期內(nèi)完成所有節(jié)點(diǎn)的識(shí)別，而且可以在查詢節(jié)點(diǎn)的同時(shí)讀取傳感器測(cè)量值，實(shí)現(xiàn)單條查詢指令完成所有傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量值讀取和地址沖突檢測(cè)功能，效率很高。本發(fā)明減少了應(yīng)答器應(yīng)答的位數(shù)，降低了誤碼率，并實(shí)現(xiàn)單條查詢指令完成所有傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量值讀取和地址沖突檢測(cè)功能。
文檔編號(hào)G06K7/00GK101452517SQ20081016418
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者旦 孫, 戴華平 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)