第1篇 物联网RFID系统架构 2
第1章 物联网与RFID技术 2
1.1 物联网概述 2
1.1.1 物联网的概念 2
1.1.2 物联网的历史与未来 3
1.1.3 物联网的作用 4
1.2 自动识别技术 4
1.2.1 自动识别技术概述 5
1.2.2 条码识别技术 5
1.2.3 磁卡识别技术 7
1.2.4 IC卡识别技术 8
1.2.5 RFID技术 8
1.3 RFID的发展历程 9
1.3.1 RFID技术的产生 9
1.3.2 RFID技术的探索阶段 10
1.3.3 RFID技术成为现实阶段 10
1.3.4 RFID技术的推广阶段 10
1.3.5 RFID技术的普及阶段 11
1.4 RFID的应用现状 12
本章小结 12
思考与练习 13
第2章 RFID系统的基本构成 14
2.1 RFID系统概述 14
2.1.1 RFID系统的基本组成 14
2.1.2 RFID系统的工作流程 15
2.1.3 RFID系统的分类方法 15
2.2 电子标签 19
2.2.1 电子标签的基本组成 19
2.2.2 电子标签的结构形式 19
2.2.3 电子标签的工作特点 22
2.2.4 电子标签的技术参数 25
2.2.5 电子标签的功能模块 26
2.2.6 电子标签的封装 28
2.2.7 电子标签的发展趋势 28
2.3 读写器 30
2.3.1 读写器的基本组成 30
2.3.2 读写器的结构形式 30
2.3.3 读写器的工作特点 32
2.3.4 读写器的技术参数 32
2.3.5 读写器的功能模块 33
2.3.6 读写器的发展趋势 34
2.4 系统高层 35
本章小结 35
思考与练习 36
第3章 物联网RFID系统架构 37
3.1 全球物品编码 37
3.1.1 物品编码概述 37
3.1.2 条码编码 39
3.1.3 EPC 40
3.2 电子标签与读写器构成的RFID识别系统 42
3.2.1 EPC标签 42
3.2.2 EPC读写器 45
3.2.3 EPC读写器与电子标签构成的系统 46
3.3 中间件 46
3.3.1 中间件的作用 46
3.3.2 中间件的结构 47
3.3.3 中间件的发展阶段 48
3.3.4 中间件的应用 48
3.4 物联网名称解析服务和信息发布服务 48
3.4.1 物联网网络服务概述 49
3.4.2 物联网名称解析服务 49
3.4.3 物联网信息发布服务 50
本章小结 52
思考与练习 53
第2篇 物联网RFID工作原理 56
第4章 RFID使用的频率及电磁波的工作特点 56
4.1 频率范围 56
4.1.1 频谱的划分 56
4.1.2 频谱的分配和无线电业务种类 57
4.1.3 ISM频段 58
4.1.4 RFID使用的频段 60
4.2 RFID电波传播的电参数 63
4.2.1 电磁波的传播速度 63
4.2.2 RFID的工作波长 65
4.2.3 相位常数、波阻抗和能流密度矢量 66
4.2.4 波的极化 67
4.2.5 反射系数和折射系数 68
4.3 低频和高频RFID电磁场的特性 70
4.4 微波RFID电磁波的特性 70
4.4.1 自由空间的传输损耗 70
4.4.2 视距传播与菲涅耳区 71
4.4.3 RFID电磁波的传播机制 73
4.4.4 集肤效应 76
本章小结 78
思考与练习 78
第5章 天线基础 80
5.1 天线概述 80
5.1.1 天线的定义 80
5.1.2 天线的分类 81
5.1.3 天线的研究方法和设计方法 81
5.2 基本振子的辐射 82
5.2.1 电基本振子的辐射 82
5.2.2 磁基本振子的辐射 84
5.3 天线的电参数 86
5.3.1 发射天线的电参数 86
5.3.2 互易定理和接收天线的电参数 90
5.4 对称振子天线 91
5.4.1 对称振子天线的电流分布 91
5.4.2 对称振子天线的辐射场与方向图 92
5.4.3 对称振子天线的辐射电阻 93
5.4.4 对称振子天线的输入阻抗 94
5.5 天线阵 94
5.5.1 二元阵与方向性乘积原理 94
5.5.2 均匀直线阵 95
5.6 其他类型天线简要介绍 96
5.6.1 引向天线 96
5.6.2 螺旋天线 97
5.6.3 微带天线 97
5.6.4 缝隙天线 98
5.6.5 旋转抛物面天线 98
本章小结 99
思考与练习 100
第6章 RFID中的天线技术 101
6.1 RFID天线的应用及设计现状 101
6.1.1 RFID天线的应用现状 101
6.1.2 RFID天线的设计现状 102
6.2 低频和高频RFID天线技术 104
6.2.1 低频和高频RFID天线的结构 104
6.2.2 低频和高频RFID天线的磁场 105
6.2.3 低频和高频RFID天线的最佳尺寸 107
6.3 微波RFID天线技术 107
6.3.1 微波RFID天线的结构 107
6.3.2 微波RFID天线的应用方式 108
6.3.3 多种类型的微波RFID天线 109
6.4 天线仿真设计与制作 114
6.4.1 Ansoft HFSS仿真软件 115
6.4.2 CSTMICROWAVE STUDIO和 IE3D仿真软件 116
6.4.3 天线仿真、制作与调试 116
6.5 RFID天线的制造工艺 116
6.5.1 线圈绕制法 116
6.5.2 蚀刻法 117
6.5.3 印刷法 117
本章小结 119
思考与练习 120
第7章 RFID电感耦合方式的射频前端 121
7.1 线圈的自感和互感 121
7.1.1 磁通量 121
7.1.2 线圈的电感 122
7.1.3 线圈间的互感 122
7.2 RFID读写器的射频前端 123
7.2.1 RFID读写器射频前端的结构 123
7.2.2 串联谐振电路 124
7.3 RFID电子标签的射频前端 127
7.3.1 RFID电子标签射频前端的结构 127
7.3.2 并联谐振电路 128
7.4 RFID读写器与电子标签之间的电感耦合 131
7.4.1 电子标签的感应电压 132
7.4.2 电子标签的直流电压 134
7.4.3 负载调制 134
本章小结 136
思考与练习 137
第8章 RFID电磁反向散射方式的射频前端 139
8.1 微波RFID射频前端的基本构成 139
8.2 射频滤波器的设计 141
8.2.1 滤波器的基本类型 141
8.2.2 低通滤波器原型 141
8.2.3 滤波器的变换及集总参数滤波器的设计 145
8.2.4 分布参数滤波器的设计 148
8.3 射频低噪声放大器的设计 153
8.3.1 放大器的稳定性 153
8.3.2 放大器的功率增益 154
8.3.3 放大器输入输出驻波比 155
8.3.4 放大器的噪声 155
8.4 射频功率放大器的设计 156
8.4.1 A类放大器的设计 156
8.4.2 交调失真 158
8.5 射频振荡器的设计 159
8.5.1 振荡器的基本模型 159
8.5.2 射频低频段振荡器的设计 160
8.5.3 微波振荡器的设计 162
8.6 混频器的设计 165
本章小结 168
思考与练习 169
第9章 编码与调制 170
9.1 信号与信道 170
9.1.1 信号 171
9.1.2 信道 172
9.2 编码与调制 175
9.2.1 编码与解码 175
9.2.2 调制和解调 176
9.3 RFID常用的编码方法 177
9.3.1 编码应具有的预期性能 177
9.3.2 编码格式 178
9.3.3 RFID常用标准的编码方式 181
9.3.4 编码方式Matlab/Simulink仿真方法 183
9.4 RFID常用的调制方法 184
9.4.1 载波 184
9.4.2 振幅键控 185
9.4.3 频移键控 187
9.4.4 相移键控 187
9.4.5 副载波调制 188
9.4.6 RFID常用标准的调制方式 190
本章小结 191
思考与练习 191
第10章 数据的完整性与数据的安全性 193
10.1 数据的完整性 193
10.1.1 差错控制 193
10.1.2 数据传输中的防碰撞问题 200
10.1.3 RFID中数据完整性的实施策略 202
10.1.4 编解码电路和校验电路FPGA设计 204
10.2 数据的安全性 208
10.2.1 密码学基础 208
10.2.2 RFID电子标签的安全设计 210
10.2.3 RFID应用系统的安全设计 212
10.2.4 RFID安全策略举例 213
本章小结 215
思考与练习 216
第11章 电子标签的体系结构 217
11.1 一位电子标签 217
11.2 采用声表面波技术的标签 219
11.2.1 表面波的形成及表面波的反射 219
11.2.2 声表面波器件概述 220
11.2.3 声表面波器件的特点 221
11.2.4 声表面波标签 222
11.2.5 声表面波技术的发展方向 224
11.3 含有芯片的电子标签 224
11.3.1 射频前端电路 225
11.3.2 控制部分的电路结构 227
11.4 具有存储功能的电子标签 228
11.4.1 地址和安全逻辑 229
11.4.2 存储器 230
11.4.3 非接触式IC卡芯片介绍 232
11.4.4 MIFARE技术 235
11.5 含有微处理器的电子标签 237
11.5.1 微处理器 237
11.5.2 操作系统命令的处理过程 237
11.5.3 含有微处理器的电子标签实例 238
本章小结 239
思考与练习 240
第12章 读写器的体系结构 241
12.1 读写器在RFID应用系统中的作用 241
12.2 读写器的组成与设计要求 242
12.2.1 读写器的组成 242
12.2.2 读写器的设计要求 243
12.3 低频读写器 244
12.3.1 基于U2270B芯片的读写器 244
12.3.2 考勤系统的读写器 246
12.3.3 汽车防盗系统的读写器 247
12.4 高频读写器 248
12.4.1 MF RC500芯片 248
12.4.2 基于MF RC500芯片的读写器 251
12.5 微波读写器 254
12.5.1 微波RFID系统射频前端的一般结构 254
12.5.2 用于表面波标签的微波系统 254
12.5.3 微波读写器的一个实例 255
12.5.4 射频电路与ADS仿真设计 256
本章小结 261
思考与练习 262
第13章 物联网RFID中间件 263
13.1 RFID中间件概述 263
13.1.1 中间件的概念 263
13.1.2 RFID中间件的分类 264
13.1.3 RFID中间件的发展历程 265
13.1.4 RFID中间件的特征与作用 266
13.2 RFID中间件的接入技术和业务集成技术 266
13.2.1 RFID硬件设备与中间件的架构 267
13.2.2 RFID读写设备接入技术 267
13.2.3 RFID中间件业务集成技术 268
13.3 RFID中间件的基本结构 270
13.3.1 中间件的系统框架 270
13.3.2 中间件的处理模块 271
13.4 RFID中间件实例 273
13.4.1 IBM的RFID中间件 274
13.4.2 微软的RFID中间件 275
13.4.3 国内的RFID中间件 277
本章小结 278
思考与练习 279
第14章 物联网RFID标准体系 280
14.1 物联网RFID标准简介 280
14.1.1 RFID标准化组织 280
14.1.2 RFID标准体系构成 282
14.1.3 标准的意义、本质与作用 283
14.1.4 标准与知识产权 283
14.2 ISO/IEC RFID标准体系 284
14.2.1 ISO/IEC技术标准 284
14.2.2 ISO/IEC数据结构标准 286
14.2.3 ISO/IEC性能标准 287
14.2.4 ISO/IEC应用标准 287
14.2.5 ISO/IEC其他标准 289
14.2.6 ISO/IEC的RFID标准汇总表 290
14.3 EPCglobal RFID标准体系 293
14.3.1 EPC系统的框架结构 293
14.3.2 EPC系统的体系框架标准 295
14.3.3 EPC系统的工作流程 296
14.4 日本泛在识别UID标准体系 297
14.4.1 UID标准体系的架构 297
14.4.2 泛在识别码 297
14.4.3 泛在通信器 298
14.4.4 Ucode标签分级 298
14.4.5 信息系统服务器 299
14.4.6 Ucode解析服务器 299
14.5 我国物联网RFID技术标准 300
14.5.1 制定我国RFID标准的必要性和基本原则 300
14.5.2 我国RFID标准体系框架 301
14.5.3 我国RFID的关键技术 302
14.5.4 我国RFID应用技术标准 304
本章小结 305
思考与练习 306
第3篇 物联网RFID应用实例 308
第15章 物联网RFID在交通运输领域的应用 308
15.1 物联网RFID在民航领域的应用 308
15.1.1 RFID在机场管理系统应用的优势 308
15.1.2 RFID在机场管理系统的应用前景 309
15.1.3 RFID在机场管理系统各个环节中的应用 310
15.1.4 实施RFID需要考虑的几个问题 313
15.1.5 RFID在世界各国机场的应用案例 313
15.2 物联网RFID在公交领域的应用 314
15.2.1 RFID在公交管理系统中的应用 314
15.2.2 美国双子城RFID公交车库定位和管理系统 316
15.2.3 RFID不停车收费智能化管理系统 317
15.2.4 RFID京津城际列车公交化系统 319
本章小结 322
思考与练习 323
第16章 物联网RFID在制造与物流领域的应用 324
16.1 物联网RFID在制造领域的应用 324
16.1.1 物联网RFID在制造业中的作用 324
16.1.2 物联网RFID在德国汽车制造领域的应用实例 326
16.1.3 物联网RFID在美国电路板制造领域的应用实例 328
16.1.4 各国用于制造业的RFID产品实例 329
16.2 物联网RFID在物流领域的应用 331
16.2.1 物联网RFID在物流领域的实施效果 332
16.2.2 物联网RFID在日本物品配送领域的应用实例 332
本章小结 334
思考与练习 335
第17章 物联网RFID在防伪和公共安全领域的应用 336
17.1 物联网RFID在防伪领域的应用 336
17.1.1 物联网RFID电子票证在防伪系统中的作用 336
17.1.2 南非世界杯预选赛（中国-澳大利亚）RFID电子门票系统 337
17.1.3 五粮液酒RFID防伪系统 339
17.2 物联网RFID在公共安全领域的应用 341
17.2.1 中国RFID门禁控制系统 341
17.2.2 德国RFID医院信息系统 345
本章小结 348
思考与练习 348
参考文献 349