徐艳玲
摘 要：针对AMSA算法存在的不足，该章提出了IAMSA算法。仿真分析表明，该章所提出的IAMSA算法有效地较少空闲时隙，提高检测速度以及系统吞吐率。
关键词：物联网 RFID 多叉树 防碰撞算法
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0042-01
在物联网中，每个物品都需要一个唯一合法的身份以便用于物品的识别，RFID是其中的关键。RFID系统中的设备标签是电子产品编码，并且该编码具有唯一性，其可以用来标识现实中的物体以实现物体的识别与区分。RFID系统中的阅读器利用标签防碰撞算法来实现覆盖范围内的多个电子产品标签的读取。而基于树的防碰撞算法被广泛地采用。但是多数基于树的算法并没有充分利用碰撞信息，仅仅使用了前几位的信息。通常情况下，分支内标签数越多，碰撞的位数也将会越多，那么在总比特位中，碰撞位占的比例就越大。如果在识别的过程中，根据碰撞比例，能够自适应的选择使用几叉树，就能够提升算法的效率，减少系统用时。AMSA（Adaptive Multi-tree Search Anti-collision，自适应多叉树防碰撞）算法就是基于这一原则[1]。
虽然AMSA算法根据碰撞因子动态地选取多叉树，但是根据碰撞因子并不能推断出当前碰撞节点下有多少标签。为了解决这个问题，提出了一种改进的自适应多叉防碰撞（Improved AMSA，简称IAMSA）算法。IAMSA算法不仅能够自适应地调整搜索树的叉数，而且还优化了四叉树的查询前缀，使得空闲时隙数大大地减少。
1 IAMSA算法
IAMSA算法的工作流程如下：
（1）阅读器对查询前缀栈进行初始化即清空栈，并发送指令。
（2）每个标签与此时阅读器发出的查询前缀相比较，只有相同的标签才出响应。
（3）如果此时做出响应的标签数为一时，则识别成功，转到第六步；如果此时没有标签响应，那么就不需要继续对该分支进行搜索，转到第六步；而如果有多个标签做出了响应，则发生碰撞。
（4）阅读器计算碰撞因子。如果，使用二叉树，接着依据碰撞比特的首位信息，确定两个新的查询前缀；如果≥0.75，使用四叉树，阅读器发送查询碰撞位最高两位前缀指令，而标签则反馈一个含有碰撞位信息四位码给阅读器，那么阅读器将根据反馈判断已存在于系统中的前缀。
（5）新产生的前缀入栈，栈首前缀被取出并发给标签，接着转到第二步。
（6）前缀堆栈如果不为空，栈首前缀被取出并发给标签，接着转到第二步，如果为空，识别过程结束。将两个有效的样本进行交叉分析，得出的数据就是两个样本的交叉集合，对两组数据进行分析比较，得出交叉以后的数据和两组数据之间的联系和不同，在不同的数据间进行交叉组合就会得出不一样的数据，在这些不同的数据中进行数据的分析和整合，对不一样的数据进行不同的分析，得出的结果然后再交叉分析然后得出最终结果。
2 性能分析
该文将从吞吐率与总时隙数来考察IAMSA算法的性能。从IAMSA算法的流程可以看出，其总时隙数为使用二叉树与四叉树两部分所花时间之和。
如果有个待识别的标签，并且当搜索深度为时，每个子节点上的平均标签数为，那么，当搜索深度小于时，使用无空闲时隙的四叉树，否则采用二叉树。。
假设从到层的四叉树都没有去除空闲时隙，可以得出
（1）
当采用二叉数进行搜索是，可以得出
（2）
虽然IAMSA算法使用了无空闲时隙的四叉树，但是当碰撞被阅读器检测到后，其第二次发送指令仍然需要占用一个时隙，而这个指令所使用的时隙数与碰撞时隙数相等。
采用相似的分析方法，可以得到四叉树中的碰撞时隙与空闲时隙分别为：
（3）
（4）
根据IAMSA算法的工作流程，当子节点上的平均标签数为时使用二叉树进行搜索，即原四叉树的最后一层的搜索改用二叉树，那么四叉树中的碰撞时隙数与空闲时隙数就不包含把最后一层里可能出现的碰撞与空闲时隙数。
那么，使用算法成功地识别个标签所需的总时隙数
（5）
3 仿真分析
下面将从总时隙数这个面来考察算法。
图1给出了总时隙数随标签总数的变化情况。从图1可以看出，随着标签总数的增加，算法所需的时隙数增加是最慢的，并且当标签总数达到时，与算法相比，无空闲时隙四叉树算法需要的时间是其1.47倍，算法需要的时间是其1.17倍。由于算法需要的时隙数最少，那么其识别标签的速率也是最快的。而且从图1还可看出，算法与算法的仿真曲线是跳跃式的。这是因为算法与算法都能够自适应地调整搜索叉数，根据公式（5）可知，的值跟搜索深度有关，由于是非负整数（当≤11时，；当12≤m≤47时，；当48≤m≤191时，；……），那么的值也是非连续变化的整数，因此，AMSA算法与IAMSA算法的仿真曲线是跳跃式的。
参考文献
[1] 丁治国，古今.自适应多叉树防碰撞算法研究[J].自动化学报，2010，36（2）：237-241.
摘 要：针对AMSA算法存在的不足，该章提出了IAMSA算法。仿真分析表明，该章所提出的IAMSA算法有效地较少空闲时隙，提高检测速度以及系统吞吐率。
关键词：物联网 RFID 多叉树 防碰撞算法
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0042-01
在物联网中，每个物品都需要一个唯一合法的身份以便用于物品的识别，RFID是其中的关键。RFID系统中的设备标签是电子产品编码，并且该编码具有唯一性，其可以用来标识现实中的物体以实现物体的识别与区分。RFID系统中的阅读器利用标签防碰撞算法来实现覆盖范围内的多个电子产品标签的读取。而基于树的防碰撞算法被广泛地采用。但是多数基于树的算法并没有充分利用碰撞信息，仅仅使用了前几位的信息。通常情况下，分支内标签数越多，碰撞的位数也将会越多，那么在总比特位中，碰撞位占的比例就越大。如果在识别的过程中，根据碰撞比例，能够自适应的选择使用几叉树，就能够提升算法的效率，减少系统用时。AMSA（Adaptive Multi-tree Search Anti-collision，自适应多叉树防碰撞）算法就是基于这一原则[1]。
虽然AMSA算法根据碰撞因子动态地选取多叉树，但是根据碰撞因子并不能推断出当前碰撞节点下有多少标签。为了解决这个问题，提出了一种改进的自适应多叉防碰撞（Improved AMSA，简称IAMSA）算法。IAMSA算法不仅能够自适应地调整搜索树的叉数，而且还优化了四叉树的查询前缀，使得空闲时隙数大大地减少。
1 IAMSA算法
IAMSA算法的工作流程如下：
（1）阅读器对查询前缀栈进行初始化即清空栈，并发送指令。
（2）每个标签与此时阅读器发出的查询前缀相比较，只有相同的标签才出响应。
（3）如果此时做出响应的标签数为一时，则识别成功，转到第六步；如果此时没有标签响应，那么就不需要继续对该分支进行搜索，转到第六步；而如果有多个标签做出了响应，则发生碰撞。
（4）阅读器计算碰撞因子。如果，使用二叉树，接着依据碰撞比特的首位信息，确定两个新的查询前缀；如果≥0.75，使用四叉树，阅读器发送查询碰撞位最高两位前缀指令，而标签则反馈一个含有碰撞位信息四位码给阅读器，那么阅读器将根据反馈判断已存在于系统中的前缀。
（5）新产生的前缀入栈，栈首前缀被取出并发给标签，接着转到第二步。
（6）前缀堆栈如果不为空，栈首前缀被取出并发给标签，接着转到第二步，如果为空，识别过程结束。将两个有效的样本进行交叉分析，得出的数据就是两个样本的交叉集合，对两组数据进行分析比较，得出交叉以后的数据和两组数据之间的联系和不同，在不同的数据间进行交叉组合就会得出不一样的数据，在这些不同的数据中进行数据的分析和整合，对不一样的数据进行不同的分析，得出的结果然后再交叉分析然后得出最终结果。
2 性能分析
该文将从吞吐率与总时隙数来考察IAMSA算法的性能。从IAMSA算法的流程可以看出，其总时隙数为使用二叉树与四叉树两部分所花时间之和。
如果有个待识别的标签，并且当搜索深度为时，每个子节点上的平均标签数为，那么，当搜索深度小于时，使用无空闲时隙的四叉树，否则采用二叉树。。
假设从到层的四叉树都没有去除空闲时隙，可以得出
（1）
当采用二叉数进行搜索是，可以得出
（2）
虽然IAMSA算法使用了无空闲时隙的四叉树，但是当碰撞被阅读器检测到后，其第二次发送指令仍然需要占用一个时隙，而这个指令所使用的时隙数与碰撞时隙数相等。
采用相似的分析方法，可以得到四叉树中的碰撞时隙与空闲时隙分别为：
（3）
（4）
根据IAMSA算法的工作流程，当子节点上的平均标签数为时使用二叉树进行搜索，即原四叉树的最后一层的搜索改用二叉树，那么四叉树中的碰撞时隙数与空闲时隙数就不包含把最后一层里可能出现的碰撞与空闲时隙数。
那么，使用算法成功地识别个标签所需的总时隙数
（5）
3 仿真分析
下面将从总时隙数这个面来考察算法。
图1给出了总时隙数随标签总数的变化情况。从图1可以看出，随着标签总数的增加，算法所需的时隙数增加是最慢的，并且当标签总数达到时，与算法相比，无空闲时隙四叉树算法需要的时间是其1.47倍，算法需要的时间是其1.17倍。由于算法需要的时隙数最少，那么其识别标签的速率也是最快的。而且从图1还可看出，算法与算法的仿真曲线是跳跃式的。这是因为算法与算法都能够自适应地调整搜索叉数，根据公式（5）可知，的值跟搜索深度有关，由于是非负整数（当≤11时，；当12≤m≤47时，；当48≤m≤191时，；……），那么的值也是非连续变化的整数，因此，AMSA算法与IAMSA算法的仿真曲线是跳跃式的。
参考文献
[1] 丁治国，古今.自适应多叉树防碰撞算法研究[J].自动化学报，2010，36（2）：237-241.
摘 要：针对AMSA算法存在的不足，该章提出了IAMSA算法。仿真分析表明，该章所提出的IAMSA算法有效地较少空闲时隙，提高检测速度以及系统吞吐率。
关键词：物联网 RFID 多叉树 防碰撞算法
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0042-01
在物联网中，每个物品都需要一个唯一合法的身份以便用于物品的识别，RFID是其中的关键。RFID系统中的设备标签是电子产品编码，并且该编码具有唯一性，其可以用来标识现实中的物体以实现物体的识别与区分。RFID系统中的阅读器利用标签防碰撞算法来实现覆盖范围内的多个电子产品标签的读取。而基于树的防碰撞算法被广泛地采用。但是多数基于树的算法并没有充分利用碰撞信息，仅仅使用了前几位的信息。通常情况下，分支内标签数越多，碰撞的位数也将会越多，那么在总比特位中，碰撞位占的比例就越大。如果在识别的过程中，根据碰撞比例，能够自适应的选择使用几叉树，就能够提升算法的效率，减少系统用时。AMSA（Adaptive Multi-tree Search Anti-collision，自适应多叉树防碰撞）算法就是基于这一原则[1]。
虽然AMSA算法根据碰撞因子动态地选取多叉树，但是根据碰撞因子并不能推断出当前碰撞节点下有多少标签。为了解决这个问题，提出了一种改进的自适应多叉防碰撞（Improved AMSA，简称IAMSA）算法。IAMSA算法不仅能够自适应地调整搜索树的叉数，而且还优化了四叉树的查询前缀，使得空闲时隙数大大地减少。
1 IAMSA算法
IAMSA算法的工作流程如下：
（1）阅读器对查询前缀栈进行初始化即清空栈，并发送指令。
（2）每个标签与此时阅读器发出的查询前缀相比较，只有相同的标签才出响应。
（3）如果此时做出响应的标签数为一时，则识别成功，转到第六步；如果此时没有标签响应，那么就不需要继续对该分支进行搜索，转到第六步；而如果有多个标签做出了响应，则发生碰撞。
（4）阅读器计算碰撞因子。如果，使用二叉树，接着依据碰撞比特的首位信息，确定两个新的查询前缀；如果≥0.75，使用四叉树，阅读器发送查询碰撞位最高两位前缀指令，而标签则反馈一个含有碰撞位信息四位码给阅读器，那么阅读器将根据反馈判断已存在于系统中的前缀。
（5）新产生的前缀入栈，栈首前缀被取出并发给标签，接着转到第二步。
（6）前缀堆栈如果不为空，栈首前缀被取出并发给标签，接着转到第二步，如果为空，识别过程结束。将两个有效的样本进行交叉分析，得出的数据就是两个样本的交叉集合，对两组数据进行分析比较，得出交叉以后的数据和两组数据之间的联系和不同，在不同的数据间进行交叉组合就会得出不一样的数据，在这些不同的数据中进行数据的分析和整合，对不一样的数据进行不同的分析，得出的结果然后再交叉分析然后得出最终结果。
2 性能分析
该文将从吞吐率与总时隙数来考察IAMSA算法的性能。从IAMSA算法的流程可以看出，其总时隙数为使用二叉树与四叉树两部分所花时间之和。
如果有个待识别的标签，并且当搜索深度为时，每个子节点上的平均标签数为，那么，当搜索深度小于时，使用无空闲时隙的四叉树，否则采用二叉树。。
假设从到层的四叉树都没有去除空闲时隙，可以得出
（1）
当采用二叉数进行搜索是，可以得出
（2）
虽然IAMSA算法使用了无空闲时隙的四叉树，但是当碰撞被阅读器检测到后，其第二次发送指令仍然需要占用一个时隙，而这个指令所使用的时隙数与碰撞时隙数相等。
采用相似的分析方法，可以得到四叉树中的碰撞时隙与空闲时隙分别为：
（3）
（4）
根据IAMSA算法的工作流程，当子节点上的平均标签数为时使用二叉树进行搜索，即原四叉树的最后一层的搜索改用二叉树，那么四叉树中的碰撞时隙数与空闲时隙数就不包含把最后一层里可能出现的碰撞与空闲时隙数。
那么，使用算法成功地识别个标签所需的总时隙数
（5）
3 仿真分析
下面将从总时隙数这个面来考察算法。
图1给出了总时隙数随标签总数的变化情况。从图1可以看出，随着标签总数的增加，算法所需的时隙数增加是最慢的，并且当标签总数达到时，与算法相比，无空闲时隙四叉树算法需要的时间是其1.47倍，算法需要的时间是其1.17倍。由于算法需要的时隙数最少，那么其识别标签的速率也是最快的。而且从图1还可看出，算法与算法的仿真曲线是跳跃式的。这是因为算法与算法都能够自适应地调整搜索叉数，根据公式（5）可知，的值跟搜索深度有关，由于是非负整数（当≤11时，；当12≤m≤47时，；当48≤m≤191时，；……），那么的值也是非连续变化的整数，因此，AMSA算法与IAMSA算法的仿真曲线是跳跃式的。
参考文献
[1] 丁治国，古今.自适应多叉树防碰撞算法研究[J].自动化学报，2010，36（2）：237-241.
