Алгоритм синтеза групп кодов в RFID-системе множественного доступа

Актуальность. Одной из проблем, которую необходимо решать при создании RFID-систем, является множественный доступ ридера к группе меток, расположенных в ограниченном пространстве, поскольку считывающий сигнал вызывает одновременный отклик многих меток, что приводит к коллизиям (конфликтам) ответных сигналов. Эта проблема не решена применительно к пассивным меткам без чипа, построенным на технологиях поверхностных акустических волн (ПАВ), код которых закладывается при изготовлении и не может быть изменен в процессе эксплуатации.

Цель проведенного исследования заключается в разработке алгоритмов, позволяющих синтезировать такие группы кодов, которые обеспечивали бы управляемый уровень попарной корреляции ответных сигналов меток и за счет этого обеспечивали бы заданную точность идентификации меток. В основе предложенных алгоритмов лежат процедуры конкатенации кодов и индуктивного построения групп кодов с заданными емкостью и уровнем корреляции. Для алгоритма формирования группы кодов с требуемым значением коэффициента корреляции и алгоритма объединения групп кодов в полные и максимальные группы доказаны свойства, подтверждающие возможность использования их для формулирования заданий на изготовление групп меток на поверхностных акустических волнах, которые соответствовали бы количеству объектов, требующих идентификации, и точности их идентификации c учетом количества меток в группе, условий распространения радиосигналов в зоне работы ридера, количества повторных считываний кодов меток, а также алгоритмов совместной обработки данных, полученных при всех считываниях. Для достижения цели исследования используются методы теории кодирования, корреляционного анализа.

Результат. Разработанный алгоритм представляет собой инструмент создания современных систем кодирования для меток на ПАВ.

Научная новизна. Известные алгоритмы множественного доступа в RFID-системах предложены в стандартах GEN1 и GEN2 EPC Global, и предполагают наличие у метки чипа и блока питания, что позволяет реализовывать протоколы воздействия на метку ридером при помощи специальных команд. Предлагаемый алгоритм множественного доступа применим для пассивных меток на ПАВ, в том числе, передвигающихся на высокой скорости и / или расположенных в агрессивных средах, так как метки не используют кремниевую технологию по сравнению с активными RFID-метками.

Практическая значимость. Использование предложенного комплекса алгоритмов позволит повысить эффективность систем маркировки за счет сокращения времени идентификации объектов, находящихся в замкнутом пространстве.

1. Колбанёв М.О., Верзун Н.А. Цифровая трансформация логистических процессов множественной идентификации объектов // Развитие науки и научно-образовательного трансфера логистики/ под научной ред. д-ра экон. наук, проф. В.В. Щербакова. СПб.: Санкт-Петербургский государственный экономический университет, 2019. C. 53–69. EDN:ULRAZJ

2. Корочкин Л.С., Астафьев И.А., Молдованов А.А., Шмаков М.С. Радиочастотная идентификация товарно-транспортных накладных грузов // Труды БГТУ. Серия 4: Принт- и медиатехнологии. 2019. № 1(219). C. 24–28. EDN:VIDAOG

3. Верзун Н.А., Колбанёв М.О., Омельян А.В. RFID-технологии для эффективности и безопасности документооборота // Технологии информационно-экономической безопасности. СПб.: Санкт-Петербургский государственный экономический университет, 2016. С. 44‒51. EDN:XFZLDH

4. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15693-3-2011. Карты идентификационные. Карты на интегральных схемах бесконтактные. Карты удаленного действия. Антиколлизия и протокол передачи данных. М.: Стандартинформ, 2014. 40 с.

5. Liu H., Chen Y., Tzeng W. A Multi-Carrier UHF Passive RFID System // Proceedings of the International Symposium on Applications and the Internet Workshops (Hiroshima, Japan, 15‒19 January 2007). IEEE, 2007. DOI:10.1109/SAINT-W.2007.9

6. Верзун Н.А., Воробьева Д.М., Колбанёв А.М., Колбанёв М.О. Обзор технологий и стандартов RFID систем // Информационные технологии и телекоммуникации. 2018. Т. 6. № 1. С. 1–11. EDN:XOCWYX

7. Лахири С. RFID. Руководство по внедрению: практическое руководство от опытного ИТ-архитектора в области RFID: научитесь оценивать, планировать и развертывать RFID-системы. Пер. с англ. М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2007. 298 с.

8. Profetto L., Gherardelli M., Iadanza E. Radio Frequency Identification (RFID) in health care: where are we? A scoping review // Health and Technology. 2022. Vol. 12. PP. 879–891. DOI:10.1007/s12553-022-00696-1

9. Hubacz M., Pawłowicz B., Salach M., Trybus B. Model urządzenia piorącego wykorzystującego tekstroniczne transpondery RFID // Pomiary Automatyka Robotyka. 2022. Vol. 26. No. 4. PP. 69–77.

10. Вековцева Т.А., Шанина Т.В. Технология RFID и будущее производство радиочастотной этикетки // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 3-4(57). С. 20‒22. DOI:10.23670/IRJ.2017.57.071. EDN:YGTZHX

11. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение. М.: Техносфера, 2005. 319 с.

12. Березкин Е.Ф. Основы теории информации и кодирования: учебное пособие. СПб.: Лань, 2022. 320 с.

13. Антонов В.В. Антиколлизионный механизм информационного обмена для маркеров на поверхностно-активных волнах // VI Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, Российская Федерация, 01–02 марта 2017 года). СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2017. Т. 3. С. 36‒39. EDN:YTBDSU

14. Шарфельд Т. Системы RFID низкой стоимости. М., 2006. 197 с.

15. Верзун Н.А., Колбанёв А.М., Советов Б.Я., Колбанёв М.О. Антиколлизионные алгоритмы систем радиочастотной идентификации // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. 2018. № 10. С 24-31. EDN:PLTCCZ