基于系统自干扰的无线射频标签群高效批量识别认证

Existing RFID systems mainly employ anti-collision based method for tag identification or authentication. Due to the per-tag processing pattern, they suffer from poor efficiency, especially in large-scale batch identification and authentication. In this research, we propose a trustworthy self-interference-oriented batch identification and authentication method. Leveraging the collision and coupling effect among tags, our method can fingerprint a batch of tags via their physical collision signals and deployment status, and hence enable practical, efficient, and reliable batch identification and authentication without changing existing products and protocols. Our research will achieve some key technologies including the collision-incentive based physical-layer-fingerprinting, modeling and calibration on coupling effects in batches of tags, and robust probabilistic mining and matching deployment-fingerprinting. We will also develop and deploy a prototype in real logistics environments to demonstrate the effectiveness of proposed theories and methods. Instead of using anti-collision method, this research will break through the bottlenecks of incompatibility and inefficiency in existing methods, and provide promising trustworthy batch-processing solutions for long-term RFID implementation.

现有的无线射频标签系统主要通过基于规避冲突的逐一识别模式实现对标签的识别或认证。这种串行化的处理方式效率低下，无法满足对大批量标签快速识别认证的需求。本课题拟利用标签群中标签之间的冲突和互感耦合作用，提出基于系统自干扰的可信批量标签高效识别认证方法。该方法针对实际应用需求，通过对标签间冲突和部署状态进行信号特征提取，形成批量标签的识别认证指纹，无需改变现有产品和协议，实现实用，高效，可靠的批量标签识别认证。本课题将在基于冲突激励的标签群物理层指纹提取、标签群体互感耦合作用的建模与校准、基于概率分布的标签群鲁棒部署状态特征挖掘与匹配等关键技术上取得突破，在真实的物流仓储环境中开发和部署一套示范性原型系统，对提出的理论和方法进行验证。本课题的研究将有助于突破基于规避冲突的无线射频标签识别认证的旧有模式，克服批量识别认证与已有系统兼容性差、效率低下的技术瓶颈，指导射频识别系统的长期大规模应用。

本项目总体执行情况良好，研究内容均已完成，各项指标均已实现，并取得较为丰富的成果。项目组针对现有的无线射频标签系统中基于规避冲突的逐一识别模式存在的效率低下，无法满足对大批量标签快速识别认证的问题，利用标签群中标签之间的冲突和互感耦合作用，提出一系列基于系统自(互)干扰的可信标签高效识别、认证、感知研究成果，主要包括：首次提出一种基于协方差的物理层特征指纹提取技术；首次从理论和实验中证明了标签对间互干扰作用下的非稳定平衡态，并利用该状态的迁移实现一种非绑定定位和追踪的新方法；一种基于被动式标签群信号分布特征的非合作群体目标数量估计方法等。项目组在以上成果的基础上，还将取得的关键技术突破，应用在真实的零售、物流、仓储、健康等环境中，并拓展出基于RFID的负重锻炼动作质量检测与评估、实体零售店基于RFID技术的顾客购物行为和商品内在关联关系的挖掘等现实应用中，开发和部署了多套原型系统，对提出的理论和方法进行了有效性的验证。项目组共发表国际高水平学术论文19 篇，其中，CCF A类期刊8篇、CCF A类会议3篇，CCF B类会议7篇。申请专利10余项，授权7项。项目组多项成果已进行了产业化的前期工作，目前试用阶段产生的经济效益已达2000万人民币以上。共培养博士2人，研究生12人，均已毕业。项目组举办参会人数100人以上的国内学术会议2次，邀请数十位国内外专家学者进行学术合作和访问，产生了较大的影响力。