物联网 射频识别 RFID 核心技术详解 第3版PDF电子书下载

第1篇 物联网RFID系统架构 1

第1章 物联网与RFID技术 2

1.1 物联网起源于射频识别（RFID）领域 2

1.1.1 物联网和RFID的概念 2

1.1.2 RFID的发展历程 3

1.1.3 物联网的历史与未来 5

1.2 RFID是一种自动识别技术 7

1.2.1 自动识别技术的概念 7

1.2.2 自动识别技术的分类 7

1.2.3 条码识别技术 8

1.2.4 磁卡识别技术 10

1.2.5 IC卡识别技术 10

1.2.6 RFID技术 11

1.3 物联网RFID的应用领域和应用前景 12

1.3.1 物联网RFID的应用领域 12

1.3.2 物联网RFID的应用前景 13

1.4 本章小结 14

1.5 思考与练习 14

第2章 RFID系统的基本构成 15

2.1 RFID系统概述 15

2.1.1 RFID系统的基本组成 15

2.1.2 RFID系统的“主-从”原则 16

2.1.3 RFID系统的技术流程 17

2.1.4 RFID系统的分类方法 17

2.2 电子标签 21

2.2.1 电子标签的基本组成 21

2.2.2 电子标签的结构形式 22

2.2.3 电子标签的工作频段和功能特点 25

2.2.4 电子标签的技术参数 28

2.2.5 电子标签的封装 30

2.2.6 电子标签的发展趋势 30

2.3 读写器 32

2.3.1 读写器的基本组成 32

2.3.2 读写器的结构形式 32

2.3.3 读写器的工作特点 34

2.3.4 读写器的技术参数 35

2.3.5 读写器的发展趋势 35

2.4 系统高层 36

2.5 本章小结 36

2.6 思考与练习 37

第3章 物联网RFID体系架构 38

3.1 物联网RFID体系的基本构成 38

3.2 全球物品编码 39

3.2.1 物品编码概述 39

3.2.2 条码编码 40

3.2.3 EPC码 42

3.3 电子标签与读写器构成的RFID识别系统 44

3.3.1 EPC标签 44

3.3.2 EPC读写器 47

3.3.3 EPC读写器与电子标签构成的系统 48

3.4 中间件 48

3.4.1 中间件的特性 49

3.4.2 中间件的基本构成 49

3.4.3 中间件的发展阶段 50

3.4.4 中间件的应用和发展方向 50

3.5 物联网名称解析服务和信息发布服务 51

3.5.1 物联网网络服务概述 51

3.5.2 物联网名称解析服务 52

3.5.3 物联网信息发布服务 53

3.6 基于物联网的RFID在我国的实施政策 55

3.7 本章小结 55

3.8 思考与练习 56

第2篇 物联网RFID无线传输 57

第4章 RFID使用的频率及电磁波的辐射 58

4.1 频率及其分类 58

4.1.1 电磁波谱 58

4.1.2 无线电波的频谱分段法 59

4.1.3 频谱分配和ISM频段 60

4.1.4 RFID使用的频段 62

4.1.5 我国800／900MHz频段射频识别（RFID）技术应用规定 65

4.1.6 我国微功率（短距离）无线电设备的技术要求 68

4.2 电磁波的电参数 68

4.2.1 电磁波的传播速度 68

4.2.2 RFID的工作波长 70

4.2.3 波阻抗和能流密度矢量 71

4.2.4 波的极化 73

4.2.5 反射系数和折射系数 74

4.3 电磁波的辐射 76

4.3.1 赫兹偶极子产生的场 76

4.3.2 磁基本振子产生的场 80

4.3.3 任意长度偶极子天线产生的场 82

4.3.4 不同波段RFID的电磁场特性 84

4.3.5 各国RFID辐射功率 87

4.4 本章小结 89

4.5 思考与练习 89

第5章 RFID电磁波传播及接收功率恢复 91

5.1 RFID电磁波的传播 91

5.1.1 自由空间的传输损耗 91

5.1.2 弗里斯方程 93

5.1.3 RFID工作环境对电波传播的影响 95

5.2 电磁波的接收 102

5.2.1 互易定理 102

5.2.2 有效接收面积 102

5.2.3 接收的电场强度 104

5.2.4 失配与损耗 107

5.2.5 RFID标签的最大工作距离 110

5.3 电磁波的反向散射 111

5.3.1 标签散射的功率 111

5.3.2 雷达截面 112

5.3.3 反向接收的功率 113

5.3.4 RFID失配对反向接收的影响 115

5.4 本章小结 118

5.5 思考与练习 119

第3篇 物联网RFID射频前端 120

第6章 RFID天线技术 121

6.1 天线概述 121

6.1.1 天线的定义 122

6.1.2 天线的分类 122

6.1.3 天线的研究和设计方法 122

6.1.4 天线的电参数 124

6.1.5 天线阵 132

6.2 RFID天线应用及设计现状 135

6.2.1 RFID天线的应用现状 135

6.2.2 RFID天线的设计现状 137

6.3 低频和高频RFID天线技术 138

6.3.1 低频和高频RFID天线的结构和图片 139

6.3.2 低频和高频RFID天线的磁场 140

6.3.3 低频和高频RFID天线的最佳尺寸 143

6.4 微波RFID天线技术 143

6.4.1 微波RFID天线的结构和图片 143

6.4.2 微波RFID天线的应用方式 145

6.4.3 多种类型的微波RFID天线 145

6.5 RFID天线的制造工艺 152

6.5.1 线圈绕制法 152

6.5.2 蚀刻法 153

6.5.3 印刷法 154

6.6 本章小结 156

6.7 思考与练习 156

第7章 RFID电感耦合方式的射频前端 158

7.1 线圈的自感和互感 158

7.1.1 磁通量 158

7.1.2 线圈的电感 159

7.1.3 线圈间的互感 159

7.2 RFID读写器的射频前端 160

7.2.1 RFID读写器射频前端的结构 160

7.2.2 串联谐振电路 161

7.3 RFID电子标签的射频前端 165

7.3.1 RFID电子标签射频前端的结构 166

7.3.2 并联谐振电路 166

7.4 RFID读写器与电子标签之间的电感耦合 168

7.4.1 电子标签的感应电压 168

7.4.2 电子标签的直流电压 171

7.4.3 负载调制 171

7.5 本章小结 174

7.6 思考与练习 174

第8章 RFID电磁反向散射方式的射频前端 176

8.1 微波RFID射频前端的基本构成 176

8.2 射频滤波器的设计 177

8.2.1 滤波器的基本类型 178

8.2.2 低通滤波器原型 178

8.2.3 滤波器的变换及集总参数滤波器的设计 180

8.2.4 分布参数滤波器的设计 183

8.3 射频低噪声放大器的设计 186

8.3.1 放大器的稳定性 186

8.3.2 放大器的功率增益 187

8.3.3 放大器输入、输出驻波比 188

8.3.4 放大器的噪声 188

8.4 射频功率放大器的设计 189

8.4.1 A类放大器的设计 189

8.4.2 交调失真 190

8.5 射频振荡器的设计 191

8.5.1 振荡器的基本模型 192

8.5.2 射频低频频段振荡器的设计 192

8.5.3 微波振荡器的设计 194

8.6 混频器的设计 196

8.7 本章小结 199

8.8 思考与练习 199

第4篇 物联网RFID数字通信 201

第9章 RFID编码与调制 202

9.1 信号与信道 202

9.1.1 信号 203

9.1.2 信道 204

9.2 编码与调制 208

9.2.1 编码与解码 208

9.2.2 调制和解调 209

9.3 RFID常用的编码方法 210

9.3.1 编码应具有的预期性能 210

9.3.2 编码格式 211

9.3.3 RFID常用标准的编码方式 216

9.3.4 编码方式MATLAB／Simulink仿真 217

9.4 RFID常用的调制方法 219

9.4.1 调制的目的和方式 219

9.4.2 载波 220

9.4.3 振幅键控 221

9.4.4 频移键控 222

9.4.5 相移键控 223

9.4.6 副载波调制 224

9.4.7 RFID常用标准的调制方式 227

9.5 本章小结 227

9.6 思考与练习 228

第10章 RFID的数据完整性 229

10.1 差错控制 229

10.1.1 差错的分类和衡量指标 229

10.1.2 差错控制的方式和原理 230

10.1.3 检纠错码的分类 233

10.2 常用的数据校验方法 234

10.2.1 奇偶校验 234

10.2.2 纵向冗余校验（LRC） 236

10.2.3 循环冗余校验（CRC） 236

10.2.4 RFID标准的误码检测方式 238

10.3 数据传输中的碰撞问题及防碰撞机制 239

10.3.1 标签碰撞和读写器碰撞 239

10.3.2 防碰撞机制 241

10.4 防碰撞算法及防碰撞协议 242

10.4.1 碰撞的判别 242

10.4.2 防碰撞算法 242

10.4.3 RFID标准的防碰撞协议 246

10.5 数据完整性实施策略 248

10.5.1 RFID中数据完整性的实施策略 248

10.5.2 编解码电路和校验电路FPGA设计 249

10.5.3 RFID通信资源利用 252

10.6 本章小结 255

10.7 思考与练习 256

第11章 RFID的数据安全性 257

11.1 RFID的安全与隐私问题 257

11.1.1 RFID的安全问题举例 257

11.1.2 RFID的隐私问题举例 258

11.1.3 RFID系统面临的安全攻击 258

11.1.4 RFID系统的安全需求 259

11.2 RFID系统的安全解决策略 261

11.2.1 物理安全机制 262

11.2.2 密码学基础 262

11.2.3 基于加密算法的安全机制 264

11.2.4 基于共享秘密和相互对称鉴别的安全机制 267

11.2.5 基于哈希函数的安全机制 268

11.3 RFID电子标签和应用系统的安全设计 268

11.3.1 RFID电子标签的安全设计 269

11.3.2 RFID应用系统的安全设计 271

11.3.3 RFID安全策略举例 272

11.4 本章小结 274

11.5 思考与练习 275

第5篇 物联网RFID体系标准 276

第12章 标签的体系结构 277

12.1 一位电子标签 277

12.2 采用声表面波技术的标签 279

12.2.1 声表面波的形成及计算 279

12.2.2 声表面波器件概述和特点 281

12.2.3 声表面波标签 282

12.2.4 声表面波技术的发展方向 284

12.3 含有芯片的电子标签 285

12.3.1 电感耦合标签的基本功能模块 285

12.3.2 电磁反向散射标签的基本功能模块 286

12.3.3 控制部分的电路结构 287

12.4 具有存储功能的电子标签 288

12.4.1 地址和安全逻辑 289

12.4.2 存储器 290

12.4.3 具有密码功能和分段存储的电子标签 291

12.4.4 非接触式IC卡和ID卡芯片介绍 292

12.4.5 MIFARE技术 295

12.5 含有微处理器的电子标签 297

12.5.1 微处理器 298

12.5.2 操作系统命令的处理过程 298

12.5.3 含有微处理器的电子标签实例 299

12.6 标签信息编码规则 300

12.6.1 EPC码的标识类型 300

12.6.2 EPC码的编码结构 301

12.7 本章小结 303

12.8 思考与练习 304

第13章 读写器的体系结构 305

13.1 RFID系统“主-从”原则中的读写器 305

13.2 读写器的组成与设计要求 306

13.2.1 读写器的组成 306

13.2.2 读写器的设计要求 309

13.3 低频读写器 309

13.3.1 基于U2270B芯片的读写器 309

13.3.2 考勤系统的读写器 311

13.3.3 汽车防盗系统的读写器 312

13.4 高频读写器 314

13.4.1 MF RC500芯片 314

13.4.2 基于MF RC500芯片的读写器 317

13.5 微波读写器 319

13.5.1 微波RFID系统射频前端的一般结构 319

13.5.2 用于声表面波标签的微波读写器 319

13.5.3 微波读写器的一个实例 320

13.5.4 射频电路与ADS仿真设计 322

13.6 本章小结 327

13.7 思考与练习 328

第14章 物联网RFID中间件 329

14.1 RFID中间件概述 329

14.1.1 中间件的概念 329

14.1.2 RFID中间件的分类 330

14.1.3 RFID中间件的发展历程 331

14.1.4 RFID中间件的特征与作用 332

14.2 RFID中间件的接入技术和业务集成技术 333

14.2.1 RFID硬件设备与中间件架构 333

14.2.2 RFID中间件的接入技术 334

14.2.3 RFID中间件业务集成技术 335

14.3 RFID中间件的基本结构 337

14.3.1 中间件的系统框架 337

14.3.2 中间件的处理模块 338

14.4 RFID中间件实例 341

14.4.1 IBM的RFID中间件 341

14.4.2 微软的RFID中间件 342

14.4.3 国内的RFID中间件 343

14.5 本章小结 345

14.6 思考与练习 345

第15章 物联网RFID标准体系 347

15.1 物联网RFID标准体系简介 347

15.1.1 RFID标准化组织 347

15.1.2 RFID标准体系构成 349

15.1.3 标准的本质与作用 350

15.1.4 标准与知识产权 351

15.2 ISO／IEC RFID标准体系 351

15.2.1 ISO／IEC技术标准 352

15.2.2 ISO／IEC数据结构标准 354

15.2.3 ISO／IEC性能标准 354

15.2.4 ISO／IEC应用标准 355

15.2.5 ISO／IEC其他标准 357

15.2.6 ISO／IEC的RFID标准汇总表 358

15.3 EPCglobal RFID标准体系 361

15.3.1 EPC系统的框架结构 362

15.3.2 EPC系统的标准体系框架 364

15.3.3 EPC系统的工作流程 365

15.4 日本泛在识别UID标准体系 366

15.4.1 UID标准体系的架构 366

15.4.2 泛在识别码 367

15.4.3 Ucode标签 367

15.4.4 泛在通信器 368

15.4.5 信息系统服务器 369

15.4.6 Ucode解析服务器 369

15.5 我国物联网RFID技术标准 370

15.5.1 制订我国RFID标准的必要性和基本原则 370

15.5.2 我国RFID标准体系框架 371

15.5.3 我国RFID的关键技术及标准 373

15.5.4 我国RFID应用标准 374

15.6 本章小结 376

15.7 思考与练习 377

第6篇 物联网RFID应用实例 378

第16章 物联网RFID在交通领域的应用 379

16.1 物联网RFID在民航领域的应用 379

16.1.1 RFID在机场管理系统的应用优势 379

16.1.2 RFID在机场管理系统的应用前景 380

16.1.3 RFID在机场管理系统各个环节中的应用 381

16.1.4 实施RFID需要考虑的几个问题 384

16.1.5 RFID在世界各国机场的应用案例 384

16.2 物联网RFID在铁路领域的应用 385

16.2.1 RFID在铁路车号自动识别系统中的应用 385

16.2.2 RFID在京津城际列车系统中的应用 388

16.3 物联网RFID在公路领域的应用 391

16.3.1 RFID在公交管理系统中的应用 391

16.3.2 美国双子城RFID公交车库定位和管理系统 393

16.3.3 RFID不停车收费智能化管理系统 394

16.4 本章小结 396

16.5 思考与练习 396

第17章 物联网RFID在制造与物流领域的应用 397

17.1 物联网RFID在制造领域的应用 397

17.1.1 物联网RFID在制造业中的作用 397

17.1.2 物联网RFID在德国汽车制造领域的应用实例 400

17.1.3 物联网RFID在美国电路板制造领域的应用实例 402

17.1.4 各国用于制造业的RFID产品实例 403

17.2 物联网RFID在物流领域的应用 406

17.2.1 物联网RFID在物流领域的实施效果 406

17.2.2 物联网RFID在日本物品配送领域的应用实例 407

17.3 本章小结 410

17.4 思考与练习 411

第18章 物联网RFID在防伪和安全领域的应用 412

18.1 物联网RFID在防伪领域的应用 412

18.1.1 物联网RFID电子票证在防伪系统中的作用 412

18.1.2 南非世界杯预选赛RFID电子门票系统 413

18.1.3 五粮液酒RFID防伪系统 415

18.2 物联网RFID在安全领域的应用 417

18.2.1 中国RFID门禁控制系统 417

18.2.2 德国RFID医院信息系统 422

18.2.3 RFID智能汽车钥匙防盗系统 425

18.3 本章小结 427

18.4 思考与练习 427

习题答案 429

参考文献 431