射频识别系统设计、仿真与应用PDF电子书下载

第1章 RFID技术概述 1

1.1 RFID技术的发展历史 1

1.2 RFID技术的应用现状 2

1.3 RFID技术的应用领域 3

1.4 RFID技术的市场展望 5

第2章 RFID系统的工作原理 7

2.1 RFID系统技术基础 7

2.1.1 系统的构成 7

2.1.2 基本工作流程 8

2.2 RFID系统工作的物理学原理 9

2.2.1 相关的电磁场基本理论 9

2.2.2 数据传输原理 10

2.2.3 反向散射调制的能量传输 11

2.3 RFID系统的特点 12

2.4 RFID系统的分类 13

2.4.1 按照工作方式进行分类 13

2.4.2 按照电子标签的数据量进行分类 14

2.4.3 按照数据载体进行分类 14

2.4.4 按照能量供应方式进行分类 14

2.4.5 按照工作频率进行分类 15

2.4.6 按照耦合类型进行分类 15

2.4.7 按照信息注入方式进行分类 15

2.4.8 按照技术实现手段进行分类 16

2.4.9 按照频率和作用距离进行分类 16

2.4.10 按照系统特征进行分类 17

2.5 RFID系统的选择 18

第3章 RFID系统的信道研究 19

3.1 RFID系统的室内电波传播模型 19

3.1.1 RFID系统近场通信机制 19

3.1.2 电磁波的传播机制 20

3.1.3 路径损耗的一阶模型 20

3.1.4 菲涅尔区域和电磁波叠加 21

3.1.5 地面反射双线模型 22

3.1.6 适用于超高频RFID系统的室内传播模型 22

3.1.7 小尺度多径传播对RFID系统的影响 24

3.2 RFID系统性能分析 25

3.2.1 RFID系统的功率传输 25

3.2.2 误比特率分析 25

3.2.3 系统性能估计 26

第4章 RFID应用系统 29

4.1 基本技术参数 29

4.2 运行环境与接口方式 31

4.2.1 运行环境 31

4.2.2 接口方式 31

4.2.3 接口软件 32

4.3 RFID技术中的隐私安全问题及策略 32

4.3.1 RFID技术应用中的安全问题及策略 32

4.3.2 RFID技术中的隐私问题 34

4.3.3 RFID技术中个人隐私保护措施 34

4.3.4 隐私安全对电子标签应用前景的影响 35

4.4 RFID应用系统的发展趋势 35

第5章 UHF RFID系统设计的常用芯片 37

5.1 射频小信号放大器 37

5.1.1 射频小信号放大器简介 37

5.1.2 射频小信号放大器设计的常用芯片 39

5.2 射频功率放大器 42

5.2.1 射频功率放大器简介 42

5.2.2 射频功率放大器设计的常用芯片 42

5.3 混频器 49

5.3.1 混频器简介 49

5.3.2 混频器设计的常用芯片 50

5.4 调制器／解调器 56

5.4.1 调制器／解调器简介 56

5.4.2 调制器／解调器设计的常用芯片 57

第6章 国际标准ISO 18000-1 64

6.1 范围 65

6.2 一致性 65

6.3 标准参考资料 66

6.4 术语和定义 67

6.5 符号和缩略语 68

6.6 结构、参考和例外 68

6.6.1 通信结构 68

6.6.2 系统规范 69

6.6.3 接口规范 69

6.6.4 应用结构 69

6.6.5 信息和数据结构 69

6.6.6 执行结构 70

6.6.7 系统安全结构 70

6.6.8 恢复能力考虑 70

6.6.9 唯一识别 70

6.7 要求 70

6.7.1 背景概述 70

6.7.2 标准后续部分开发者指导 70

6.7.3 背景（OSI） 71

6.7.4 双向系统 72

6.7.5 单向系统 72

6.7.6 与其他标准的关系 72

6.7.7 参数 73

6.7.8 物理和媒介存取控制参数 73

6.7.9 协议和碰撞管理参数 78

第7章 国际标准ISO 18000-6 80

7.1 定义、缩略语和符号 80

7.1.1 定义 80

7.1.2 缩略语 81

7.1.3 符号 81

7.2 国际标准ISO/IEC 18000-6概述 81

7.3 一致性 82

7.3.1 读写器的一致性和责任 82

7.3.2 电子标签的一致性和责任 82

7.4 Type A和Type B的物理层共同要素 82

7.4.1 读写器上电 82

7.4.2 读写器下电 83

7.4.3 跳频载波升降时间 83

7.4.4 FM0返回链路 83

7.5 Type A型 85

7.5.1 物理层和数据编码 85

7.5.2 数据元素 87

7.5.3 协议要素 89

7.5.4 协议描述 90

7.5.5 定时规范 97

7.5.6 Mandatory commands（必选命令） 98

7.5.7 Optional commands（可选命令） 105

7.5.8 Custom commands（通用命令） 111

7.5.9 Proprietary commands（私有命令） 111

7.6 Type B型 111

7.6.1 物理层与数据编码 111

7.6.2 二进制树协议和冲突仲裁 115

第8章 RFID系统的安全问题及其解决方案研究 134

8.1 RFID系统的通信模型和安全需求 134

8.1.1 通信模型 135

8.1.2 安全需求 136

8.2 RFID系统受到的攻击 138

8.3 RFID系统安全的研究进展 139

8.4 RFID系统的安全解决方案 141

8.4.1 物理方法 141

8.4.2 读取访问控制 143

8.4.3 标签认证 147

8.4.4 标签加密 151

8.5 RFID协议的安全模型及安全性 152

8.5.1 一种RFID协议攻击者模型 153

8.5.2 安全目标定义 154

8.5.3 研究结果 154

第9章 RFID系统数据编码方式的研究与仿真 155

9.1 动态系统仿真工具Matlab/Simulink 155

9.1.1 Matlab/Simulink简介 155

9.1.2 Simulink常用模块库 156

9.1.3 Matlab/Simulink使用简介 157

9.2 RFID系统的数据传输编码 158

9.2.1 RFID数据传输常用编码格式 158

9.2.2 选择编码方法的考虑因素 160

9.3 常用编码的Simulink模块封装 160

9.3.1 利用已有模块组合实现模块封装 160

9.3.2 利用S函数实现自编模块 162

9.4 编码抗干扰能力仿真分析 167

9.4.1 二进制对称信道 167

9.4.2 RFID系统数据编码方式的检错能力仿真 167

9.4.3 选择编码方式的其他考虑因素 168

第10章 RFID系统数据校验方式的研究与仿真 170

10.1 RFID系统的数据保护与校验 170

10.2 差错控制编码 170

10.2.1 差错控制的基本方式 170

10.2.2 汉明码 171

10.3 常用的差错控制方法 172

10.3.1 奇偶校验法 172

10.3.2 循环冗余校验法 175

10.4 CRC校验能力仿真 177

10.4.1 仿真模型 177

10.4.2 校验能力仿真分析 177

第11章 915MHz RFID读写器的体系结构 179

11.1 读写器概述 179

11.1.1 读写器的功能 179

11.1.2 读写器的基本组成 180

11.1.3 读写器的基本功能 180

11.1.4 读写器的工作方式 181

11.2 UHF RFID系统的协议分析 181

11.2.1 物理接口 182

11.2.2 协议和命令 182

11.3 RFID系统的频率规范 185

11.4 915MHz UHF RFID读写器的体系结构 186

11.4.1 读写器的结构 186

11.4.2 读写器的工作流程 187

第12章 915MHz RFID读写器的系统级仿真 189

12.1 系统仿真方法 189

12.2 时域仿真 189

12.2.1 发射信号的时域特性仿真 189

12.2.2 接收电路的信号仿真 197

12.3 频域仿真 201

12.3.1 MATLAB编程实现 201

12.3.2 MATLAB求解结果 203

12.4 仿真总结 205

第13章 915MHz RFID读写器编解码电路和校验电路的FPGA设计与实现 207

13.1 FPGA简介 207

13.1.1 发展历史 207

13.1.2 FPGA的基本特点 208

13.1.3 FPGA的优点 208

13.2 FPGA开发工具ISE简介 209

13.2.1 ISE简介 209

13.2.2 ISE的安装 210

13.2.3 使用ISE进行开发的流程 213

13.3 915MHz RFID读写器的编解码及校验标准 214

13.3.1 915MHz RFID读写器的编码标准 214

13.3.2 915MHz RFID读写器的解码标准 214

13.3.3 915MHz RFID读写器的校验标准 215

13.4 915MHz RFID读写器编码的FPGA设计与实现 215

13.4.1 Type A型915MHz RFID读写器编码的FPGA设计与实现 215

13.4.2 Type B型915MHz RFID读写器编码的FPGA设计与实现 217

13.5 915MHz RFID读写器解码的FPGA设计与实现 218

13.6 915MHz RFID读写器校验的FPGA设计与实现 220

第14章 915MHz RFID读写器发送电路的设计与仿真 223

14.1 电路仿真平台ADS分析工具 223

14.1.1 S参数分析 224

14.1.2 瞬态分析 224

14.1.3 交流分析 224

14.1.4 谐波平衡分析 225

14.1.5 ADS使用初步 225

14.2 RFID读写器发送电路原理设计 228

14.2.1 读写器发送电路的架构 228

14.2.2 读写器发送电路的原理图设计 228

14.3 射频接口芯片选型分析 229

14.3.1 本振频率信号产生器的选择 229

14.3.2 混频器模块的选择 230

14.3.3 带通滤波器的选择 232

14.3.4 功率放大集成电路的选择 233

14.4 发送电路的整体电路图 235

14.5 RFID读写器发送部分射频接口的ADS仿真 236

14.5.1 系统射频接口ADS仿真原理图 236

14.5.2 系统传输信号的瞬态仿真分析 237

14.5.3 系统频带选择性仿真分析 240

14.5.4 系统谐波仿真分析 242

14.5.5 系统相位噪声分析 244

14.6 读写器发送部分射频接口的ADS仿真总结 247

第15章 915MHzRFID读写器接收电路的设计与仿真 248

15.1 RFID读写器接收电路原理设计 248

15.1.1 无线通信接收机体系结构 248

15.1.2 接收机原理图设计 249

15.2 射频接口芯片选型分析 250

15.2.1 本振频率信号产生器的选择 250

15.2.2 混频器模块的选择 250

15.2.3 带通滤波器的选择 252

15.2.4 低通滤波器的选择 252

15.2.5 功率放大集成电路的选择 253

15.2.6 乘法器集成电路的选择 254

15.2.7 功率分配器的选择 254

15.2.8 电压比较器的选择 255

15.3 接收电路的整体电路图 256

15.4 RFID读写器接收部分射频接口的ADS仿真 257

15.4.1 系统射频接口ADS仿真电路原理图及参数设定 257

15.4.2 系统频带选择性仿真分析 259

15.4.3 系统信道选择性仿真分析 259

15.4.4 系统传输信号的瞬态仿真分析 260

15.4.5 系统谐波仿真分析 262

15.4.6 系统增益预算分析 264

15.5 读写器接收部分射频接口的电路仿真总结 267

第16章 915MHz RFID电子标签的体系结构 268

16.1 915MHz电子标签的协议分析 268

16.1.1 电子标签应用标准介绍 268

16.1.2 Type A和Type B体系结构对比 268

16.2 电子标签的频率规范 269

16.3 电子标签发送电路的结构 269

16.4 电子标签接收电路的结构 270

16.5 电子标签控制部分的结构 270

第17章 915MHz RFID电子标签的系统级仿真 272

17.1 电子标签射频接口的系统级仿真 272

17.1.1 曼彻斯特编解码的设计与仿真 272

17.1.2 正弦载波调制电路的设计与仿真 272

17.1.3 直流电源产生电路的设计与仿真 272

17.1.4 包络产生电路与检波电路的设计与仿真 273

17.1.5 复位信号产生电路的设计与仿真 274

17.1.6 射频接口整体仿真图 275

17.2 总结 275

第18章 915MHz RFID电子标签编解码电路和校验电路的FPGA设计与实现 276

18.1 915MHz RFID电子标签的编解码及校验标准 276

18.1.1 915MHz RFID电子标签的编码标准 276

18.1.2 915MHz RFID电子标签的解码标准 276

18.1.3 915MHz RFID电子标签的校验标准 277

18.2 915MHz RFID电子标签编码的FPGA设计与实现 277

18.3 915MHz RFID电子标签解码的FPGA设计与实现 279

18.3.1 Type A型915MHz RFID电子标签解码的FPGA设计与实现 279

18.3.2 Type B型915MHz RFID电子标签解码的FPGA设计与实现 281

第19章 915MHz RFID电子标签射频接口电路的设计与仿真 283

19.1 电路仿真平台Multisim简介 283

19.1.1 Multisim的安装过程 283

19.1.2 开发流程 287

19.2 915MHz电子标签射频接口电路的总体设计 289

19.3 射频接口各部分具体电路设计及部分芯片选型分析 291

19.3.1 电源产生电路的具体电路设计 291

19.3.2 复位信号产生电路的具体电路设计及芯片选择 292

19.3.3 混频器模块的芯片选择 293

19.3.4 带通滤波器的选择 293

19.3.5 时钟产生电路的具体设计及芯片选择 293

19.3.6 负载调制电路的具体设计 294

19.3.7 包络检波解调电路的具体设计 295

19.3.8 功率放大电路的芯片选择 295

19.4 射频接口发送部分电路图 295

19.5 射频接口公共部分电路图 297

19.6 射频接口接收部分电路图 298

19.7 射频接口整体电路图 299

19.8 RFID电子标签射频接口电路的Multisim仿真 300

19.8.1 电源产生电路的Multisim仿真 300

19.8.2 时钟恢复电路的Multisim仿真 300

19.8.3 复位电路的Multisim仿真 300

19.8.4 射频接口发送部分的Multisim仿真 301

19.8.5 射频接口接收部分的Multisim仿真 302

19.8.6 电子标签射频接口的电路仿真总结 303

第20章 仓储管理概述 304

20.1 仓储的历史 304

20.1.1 仓储活动的产生 304

20.1.2 发达国家仓储业的发展 304

20.1.3 中国仓储业的发展 306

20.1.4 中国仓储业的现状 307

20.2 仓储的意义 308

20.3 仓储的性质 309

20.4 仓储的功能 310

20.5 仓储管理的内容 311

20.5.1 仓储管理的含义 311

20.5.2 仓储管理的基本内容 312

20.5.3 仓储作业 312

20.6 仓储管理系统的选择 312

第21章 基于RFID技术的仓储管理系统设计 314

21.1 RFID仓储管理系统概述 314

21.1.1 系统功能与应用背景 314

21.1.2 系统总体构成 314

21.1.3 系统流程 315

21.2 RFID仓储管理信息系统总体设计 316

21.2.1 系统设计思想 316

21.2.2 软件描述 316

21.2.3 设计方法 317

21.2.4 外部接口 317

21.2.5 系统整体描述 317

21.2.6 模块功能描述 317

21.2.7 模块结构设计 319

21.3 RFID仓储管理信息系统数据库设计 319

21.3.1 数据库类型 319

21.3.2 E-R模型图 320

21.3.3 数据表 321

第22章 基于RFID技术的仓储管理系统实现 326

22.1 系统的开发环境与运行环境 326

22.1.1 JSP运行环境配置 326

22.1.2 SQL Server2000数据库环境 329

22.1.3 JDBC接口驱动程序 331

22.1.4 Eclipse开发环境 331

22.2 创建数据库 333

22.2.1 创建数据表 333

22.2.2 创建视图 334

22.3 JavaBean程序编写 335

22.3.1 公用类JavaBean程序 336

22.3.2 操作类JavaBean程序 341

22.3.3 工具类JavaBean程序 347

22.4 页面结构 357

22.5 登录主界面 358

22.6 系统管理员界面 362

22.6.1 用户管理页面 362

22.6.2 仓库管理页面 367

22.6.3 产品管理页面 368

22.6.4 收货方管理页面 368

22.6.5 个人信息管理页面 369

22.7 仓库管理员界面 369

22.7.1 入库管理页面 369

22.7.2 出库管理页面 373

22.7.3 预警管理页面 374

22.7.4 报表管理页面 374

22.8 经理界面 376

22.8.1 预警管理页面 376

22.8.2 报表管理页面 376

22.8.3 月报统计页面 376

第23章 RFID系统通信模块的软件设计和实现 380

23.1 通信模块的总体设计 380

23.1.1 串口通信MSComm控件简介 380

23.1.2 串口通信程序设计流程 381

23.1.3 软件总体设计流程图 384

23.1.4 功能模块 384

23.1.5 串口通信界面 384

23.2 数据库子程序设计 385

23.2.1 数据库访问技术 385

23.2.2 数据库结构设计 386

23.2.3 数据库子程序设计流程 386

23.3 串口通信子程序的软件实现 386

23.3.1 初始化子程序 387

23.3.2 读标签子程序 389

23.3.3 写标签子程序 390

23.3.4 事件处理子程序 391

23.4 数据库子程序的软件实现 392

23.5 系统程序的执行流程 394

附录 参考文献 396