123,123,123

射頻識別（RFID）是物聯(lián)網(wǎng)的重要核心技術，本書根據(jù)**的物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)教學需要和發(fā)展方向，結合RFID技術的**發(fā)展及編者多年的RFID技術研發(fā)經(jīng)驗和教學經(jīng)驗編寫而成。本書主要介紹RFID技術的基本工作原理、編解碼技術、天線技術、射頻前端、低頻RFID技術、高頻RFID技術、微波RFID技術、標準體系、中間件、系統(tǒng)檢測及應用系統(tǒng)的構建、應用實例等內(nèi)容。

物聯(lián)網(wǎng)是當前的熱門技術，物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，且已上升為國家戰(zhàn)略，成為IT產(chǎn)業(yè)的新興熱點。物聯(lián)網(wǎng)即萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)在任何時間、任何地點，人、機、物的互聯(lián)互通。而要實現(xiàn)這種互聯(lián)互通，對物的識別和定位是至關重要的前提之一，射頻識別（RFID）技術就是可以滿足這一要求的重要技術手段。

RFID技術是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸式雙向數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)讀寫器對電子標簽或射頻卡的讀寫，達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的。RFID技術的工作頻率覆蓋低頻、高頻、微波等多個頻段，工作距離從幾厘米到幾十米不等，電子標簽可以有源或無源，可以只讀或可讀寫，其存儲容量可以從一位到數(shù)千字節(jié)。RFID技術被認為是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g之一。

RFID位于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的前端，是物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術。RFID技術與互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等技術相結合，可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品的互聯(lián)互通，消除人、機、物之間通信的距離限制，最終組成萬物互聯(lián)、無所不在的物聯(lián)網(wǎng)。

本書根據(jù)最新的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科教學需要，并結合RFID技術的最新發(fā)展及編者多年的RFID教學與工程實踐經(jīng)驗編寫而成，主要探討了RFID技術的基本理論、基本方法及實際應用，全書共10章。第1章在敘述RFID技術基本概念的基礎上，介紹RFID技術的基本原理、應用框架、系統(tǒng)特征與發(fā)展展望；第2章介紹RFID技術的基本理論，包括射頻信號的編碼與解碼、調(diào)制與解調(diào)、加密與認證、基本的防沖突算法等內(nèi)容；第3章介紹RFID技術的工作頻率與天線；第4章介紹射頻前端的相關內(nèi)容；第5～7章依次介紹低頻、高頻、微波RFID技術，包括該頻段的電子標簽、射頻芯片、讀寫器設計等；第8章介紹與RFID技術相關的國際標準；第9章介紹RFID技術的應用；第10章簡要介紹RFID中間件與系統(tǒng)測試。

本書內(nèi)容全面覆蓋RFID技術的相關知識，理論與實踐緊密結合，反映了RFID技術的最新理論與應用成果，主要特點如下。

① 內(nèi)容全面。本書涵蓋物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科教學所需要的全部內(nèi)容，對RFID技術的基本概念、基本理論、基本方法、基本應用都進行了詳細的介紹，對RFID系統(tǒng)的讀寫器、電子標簽、中間件和應用系統(tǒng)軟件的結構及原理均有論述。

② 體系清晰。按照從基礎知識到實際系統(tǒng)、從低頻到高頻、從電子標簽到讀寫器、從理論到應用的原則組織材料，力求結構清晰，內(nèi)容方便學習與查閱。

③ 邏輯嚴密。本書的所有內(nèi)容均由一人編寫，各部分結構緊密，前后呼應，有機結合。每一章內(nèi)容均按照由淺入深、由整體到詳細的順序講解，各章內(nèi)容聯(lián)系緊密又相互獨立，邏輯性強。

④ 注重應用。編者具有多年的RFID技術研發(fā)經(jīng)驗和教學經(jīng)驗，能夠?qū)⒗碚撆c應用有機結合。書中涉及大量編者近幾年公開或未公開發(fā)表的關于RFID技術的理論與應用研究成果，這些真實應用案例，多數(shù)為編者實際設計驗證的系統(tǒng)。理論內(nèi)容與應用實例的緊密結合，使全書內(nèi)容更加協(xié)調(diào)均衡。

本書主要面向物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科教學及物聯(lián)網(wǎng)工程研發(fā)人員，使學生學完本課程后，在掌握RFID技術的基本理論和基礎知識的基礎上，能夠在畢業(yè)后與實際工作無縫對接，設計和解決物聯(lián)網(wǎng)前端識別與應用問題。本書也可供相關領域或?qū)I(yè)的研究人員、教師、本科生、研究生、工程技術人員參考。讀者閱讀本書時，可以按章節(jié)順序依次全面閱讀，也可以直接查閱相關章節(jié)內(nèi)容。

在本書歷時一年多的編寫過程中，得到了山東建筑大學信息與電氣工程學院領導和同事們的大力幫助與支持，同時參考了大量國內(nèi)外相關研究成果及互聯(lián)網(wǎng)資料，書中無法一一列出，在此衷心感謝所有涉及的專家與研究人員。書中如有內(nèi)容涉及相關人士的知識產(chǎn)權，請給予諒解并及時與我聯(lián)系。同時，電子工業(yè)出版社的編輯為本書出版做了大量辛苦而細致的工作，在此一并表示感謝。

另外，RFID技術的發(fā)展日新月異，RFID系統(tǒng)涉及通信、控制、軟件等多個學科，由于作者的學識水平所限，書中不妥之處，敬請同行專家和讀者批評指正。

第1章 RFID技術概述 001
1．1 RFID基本概念 001
1．1．1 識別與自動識別 001
1．1．2 常用的自動識別技術 001
1．1．3 RFID技術 003
1．2 RFID技術的基本原理 005
1．2．1 無線電通信 005
1．2．2 耦合方式 006
1．2．3 防沖突機制 006
1．3 RFID系統(tǒng)應用架構 007
1．3．1 電子標簽 007
1．3．2 讀寫器 011
1．3．3 RFID中間件與RFID應用系統(tǒng)軟件 012
1．4 RFID的系統(tǒng)特征 013
1．4．1 數(shù)據(jù)傳輸 013
1．4．2 通信時序 014
1．4．3 能量獲取 015
1．5 RFID技術的應用與發(fā)展前景 016
1．5．1 RFID技術的應用領域 016
1．5．2 讀寫器的發(fā)展趨勢 018
1．5．3 電子標簽的發(fā)展趨勢 019
1．5．4 RFID技術與5G 019
1．5．5 RFID技術與大數(shù)據(jù) 020
1．5．6 RFID技術與人工智能 020
習題1 021
第2章 RFID技術基礎 022
2．1 數(shù)字通信基礎 022
2．1．1 RFID系統(tǒng)的通信模型 022
2．1．2 信號 023
2．1．3 信道 023
2．2 數(shù)據(jù)編碼技術 025
2．2．1 編碼技術分類 025
2．2．2 RFID常用編碼方式 026
2．2．3 RFID編碼方式的選擇 028
2．3 調(diào)制技術 028
2．3．1 調(diào)制與解調(diào) 028
2．3．2 RFID調(diào)制類型 029
2．4 通信數(shù)據(jù)的完整性 031
2．4．1 奇偶校驗 031
2．4．2 縱向冗余校驗 032
2．4．3 循環(huán)冗余碼校驗 033
2．5 通信數(shù)據(jù)的安全性 034
2．5．1 RFID系統(tǒng)安全需求 034
2．5．2 RFID系統(tǒng)安全風險因素 034
2．5．3 RFID系統(tǒng)所受攻擊類型 035
2．5．4 RFID系統(tǒng)認證技術 035
2．6 加密技術 037
2．6．1 加密技術的基本概念 037
2．6．2 DES加密技術 038
2．6．3 AES加密技術 043
2．6．4 非對稱加密技術 050
2．7 防沖突算法 051
2．7．1 防沖突算法分類 052
2．7．2 ALOHA算法 052
2．7．3 二進制搜索算法 054
習題2 056
第3章 RFID工作頻率與天線 057
3．1 RFID工作頻率 057
3．1．1 頻譜劃分 057
3．1．2 ISM頻段 058
3．1．3 RFID使用的頻段 059
3．2 天線 059
3．2．1 天線的定義與分類 059
3．2．2 天線的基本參數(shù) 060
3．2．3 天線的研究方法 062
3．2．4 天線的場區(qū) 063
3．2．5 RFID天線設計 064
3．3 RFID天線技術 066
3．3．1 低頻和高頻RFID天線技術 066
3．3．2 微波RFID天線技術 067
3．4 RFID天線的制造工藝 072
3．4．1 線圈繞制法 072
3．4．2 蝕刻法 073
3．4．3 印刷法 073
習題3 074
第4章 RFID射頻前端 076
4．1 讀寫器天線電路 076
4．1．1 串聯(lián)諧振 076
4．1．2 電感線圈的交變磁場 080
4．2 電子標簽天線電路 082
4．2．1 并聯(lián)諧振 082
4．2．2 串、并聯(lián)回路阻抗等效互換 084
4．3 電感耦合 085
4．3．1 電子標簽線圈感應電壓 086
4．3．2 電子標簽諧振回路端電壓 087
4．3．3 電子標簽直流電源電壓獲取 088
4．3．4 負載調(diào)制 089
4．4 射頻濾波器 094
4．4．1 射頻濾波器概述 094
4．4．2 低通濾波器原型 095
4．4．3 濾波器的變換 101
4．4．4 濾波器設計的基本流程 102
4．4．5 短截線濾波器設計 103
4．4．6 階梯阻抗低通濾波器 107
4．4．7 平行耦合微帶線帶通濾波器 109
4．5 射頻低噪聲放大器 110
4．5．1 射頻放大器的穩(wěn)定性 110
4．5．2 射頻放大器的功率增益 115
4．5．3 射頻放大器的失配 117
4．5．4 射頻放大器的噪聲 117
4．6 射頻功率放大器 119
4．6．1 射頻功率放大器的分類及參數(shù) 119
4．6．2 交調(diào)失真 120
4．7 射頻振蕩器 121
4．7．1 振蕩器的基本類型 122
4．7．2 射頻低頻段振蕩器 122
4．7．3 微波振蕩器 124
4．8 射頻混頻器 127
4．8．1 混頻器的特性 127
4．8．2 單端二極管混頻器 128
4．8．3 二極管單平衡混頻器 129
4．8．4 二極管雙平衡混頻器 129
習題4 130
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第5章低頻RFID技術 131
5．1 低頻RFID電子標簽 131
5．1．1 EM系列電子標簽 131
5．1．2 HITAG系列電子標簽 136
5．1．3 ATA系列電子標簽 140
5．2 低頻RFID接口芯片 143
5．2．1 U2270B芯片 143
5．2．2 HTRC110芯片 146
5．2．3 EM4095芯片 149
5．3 低頻RFID讀寫器開發(fā)舉例 152
5．3．1 基于EM4095的低頻RFID讀寫器開發(fā) 152
5．3．2 具有防復制功能的ID卡讀寫器設計與實現(xiàn) 156
習題5 160
第6章高頻RFID技術 161
6．1 高頻RFID電子標簽 161
6．1．1 Mifare系列電子標簽 161
6．1．2 ICODE系列電子標簽 172
6．1．3 高頻段CPU卡 174
6．1．4 高頻段其他類型電子標簽 176
6．2 高頻RFID接口芯片 178
6．2．1 CLRC632芯片 178
6．2．2 PN512芯片 182
6．2．3 TRF7960芯片簡介 185
6．3 高頻RFID讀寫器開發(fā)舉例 186
6．3．1 基于RC632芯片的高頻RFID讀寫器開發(fā) 186
6．3．2 基于PN512芯片的高頻RFID讀卡器開發(fā) 188
習題6 191
第7章微波RFID技術 193
7．1 電磁反向散射耦合 193
7．1．1 電磁反向散射工作原理 193
7．1．2 電磁反向散射能量傳遞 195
7．1．3 微波RFID的防沖突算法 195
7．1．4 IQ調(diào)制與載波泄露 200
7．2 無源微波RFID芯片 201
7．2．1 UCODE系列無源應答器芯片 201
7．2．2 Higgs系列無源應答器芯片 204
7．2．3 Monza 系列無源應答器芯片 205
7．3 微波RFID收發(fā)器芯片 206
7．3．1 2．4GHz無線收發(fā)器nRF24L01 206
7．3．2 860～960MHz 系列射頻收發(fā)芯片 209
7．3．3 低于1GHz的多頻點無線收發(fā)器 212
7．4 微波有源應答器設計 214
7．4．1 設計方案分析 214
7．4．2 系統(tǒng)軟硬件設計 215
7．5 微波RFID讀寫器開發(fā) 216
7．5．1 系統(tǒng)基本參數(shù) 216
7．5．2 微波RFID讀寫器硬件設計 217
7．5．3 微波RFID讀寫器軟件設計 218
習題7 220
第8章 RFID標準體系 221
8．1 RFID標準體系概述 221
8．1．1 RFID標準化組織 221
8．1．2 RFID標準分類 222
8．1．3 ISO/IEC標準體系總覽 223
8．2 ISO/IEC14443 224
8．2．1 ISO/IEC14443的物理特性與射頻能量 224
8．2．2 ISO/IEC14443的信號接口 225
8．2．3 ISO/IEC14443 Type A的幀格式與防沖突 227
8．2．4 ISO/IEC14443 Type A的命令集 230
8．2．5 ISO/IEC14443 Type B的幀格式與防沖突 234
8．2．6 ISO/IEC14443 Type B的命令集 237
8．3 ISO/IEC15693 241
8．3．1 ISO/IEC15693的信號接口 241
8．3．2 ISO/IEC15693的傳輸協(xié)議 245
8．3．3 ISO/IEC15693的防沖突 248
8．3．4 ISO/IEC15693的命令集 250
8．4 ISO/IEC18000 251
8．4．1 ISO/IEC18000-6 Type A 251
8．4．2 ISO/IEC18000-6 Type B 254
8．4．3 ISO/IEC18000-6 Type C 255
8．5 EPCglobal標準體系 257
8．5．1 EPC系統(tǒng)概述 258
8．5．2 EPC編碼體系 259
8．5．3 EPC電子標簽分類 261
8．5．4 EPC系統(tǒng)組成 262
8．6 UID泛在識別中心標準體系 264
8．6．1 泛在識別碼 264
8．6．2 泛在通信器 264
8．6．3 信息系統(tǒng)服務器 265
8．6．4 ucode解析服務器 265
8．6．5 ucode電子標簽分級 266
習題8 267
第9章 RFID系統(tǒng)應用 268
9．1 RFID應用系統(tǒng)構建 268
9．1．1 標準選擇 268
9．1．2 頻率選擇 269
9．1．3 元件選擇 270
9．1．4 應用系統(tǒng)架構與運行環(huán)境 271
9．1．5 接口方式 272
9．1．6 應用系統(tǒng)軟件 278
9．1．7 RFID項目實施 278
9．2 基于低頻RFID技術的賽鴿競翔系統(tǒng) 281
9．2．1 比賽規(guī)則與形式 281
9．2．2 電子腳環(huán)感應踏板的工作原理 282
9．2．3 電子腳環(huán)感應踏板的硬件設計 282
9．2．4 電子腳環(huán)感應踏板的軟件設計 284
9．3 基于高頻RFID技術的酒店門鎖系統(tǒng) 286
9．3．1 系統(tǒng)整體分析 286
9．3．2 系統(tǒng)硬件設計 286
9．3．3 系統(tǒng)軟件設計 288
9．4 基于微波RFID技術的ETC系統(tǒng) 291
9．4．1 ETC系統(tǒng)概述 291
9．4．2 ETC系統(tǒng)構成 292
9．4．3 ETC系統(tǒng)的優(yōu)缺點及發(fā)展展望 294
9．5 EAS系統(tǒng)簡介 296
9．5．1 EAS系統(tǒng)概述 296
9．5．2 射頻法EAS系統(tǒng) 297
習題9 298
第10章 RFID中間件與系統(tǒng)測試 299
10．1 RFID中間件概述 299
10．1．1 RFID軟件分類 299
10．1．2 RFID中間件的基本概念 300
10．1．3 RFID中間件的層次結構 304
10．2 RFID中間件的關鍵技術 306
10．2．1 設備接入技術 306
10．2．2 設備監(jiān)控技術 307
10．2．3 應用層事件規(guī)范 307
10．2．4 面向服務的體系結構 309
10．2．5 Web Service 310
10．3 RFID測試與分析技術概述 311
10．3．1 RFID測試的目的與分類 312
10．3．2 RFID測試技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 312
10．4 RFID技術測試 313
10．4．1 RFID技術測試的主要內(nèi)容 313
10．4．2 RFID技術測試的環(huán)境 314
10．4．3 RFID技術測試的步驟 315
10．5 RFID應用測試 316
10．5．1 RFID應用測試的主要內(nèi)容 317
10．5．2 RFID應用測試的一般方法 317
習題10 319
附錄A 本書采用的縮寫 320
參考資料 325

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