RFID技術及應用/高等院校物聯網專業規劃教材 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　與條碼識彆、磁卡識彆和IC卡識彆等技術相比，射頻識彆技術以特有的無接觸、抗乾擾能力強、可同時識彆多個物品等優點，逐漸成為自動識彆領域中*優秀和應用*廣泛的技術之一，是目前*重要的自動識彆技術。
　　本書共分為9章。
　　第1章主要介紹射頻識彆技術的發展曆史；第2章主要介紹射頻識彆技術的工作原理；第3、第4章深入討論射頻識彆技術的編解碼原理和數據傳輸等問題；第5章介紹射頻識彆技術與EPC體係的關係；第6章介紹射頻識彆技術與M2M體係的關係；第7章介紹射頻識彆技術中間件開發技術；第8章介紹射頻識彆技術應用過程中涉及的信息安全問題；第9章給齣大量的射頻識彆技術應用實例，供讀者參考。
　　本書具有以下特點。
　　*體係清晰：對射頻識彆技術與物聯網其他領域技術的關係進行完整的闡述。
　　*知識麵廣：通過大量的應用實例，說明射頻識彆技術在物聯網技術中的重要作用，及在生産、生活中的廣泛應用。
　　*淺顯易懂：適當減少射頻識彆技術理論性的內容，增加大量實例應用，著重體現其技術性和實用性。

內容簡介

　　無綫射頻識彆技術(RFID)隨著近年來物聯網技術的發展，在各領域中的應用日益廣泛，是物聯網技術的重要內容之一，也是高校物聯網工程專業的必修課之一。
　　本書先從RFID的發展曆史及現行主流標準入手，介紹RFID技術的基本工作原理及相關技術，詳細解析RFID技術編解碼及解決數據碰撞問題的方案；然後通過RFID在EPC體係及M2M技術中的重要應用，展現RFID在物聯網技術領域中的重要地位；並通過RFID中間件設計及相應網絡的安全分析，完善整個RFID技術體係的內容；最後，通過RFID的若乾實際應用案例，讓讀者更加深入地理解RFID技術及其應用。
　　本書內容綜閤瞭RFID的基礎知識、實際應用及與物聯網技術相關的其他領域的有關知識，由淺入深、循序漸進，涉及麵廣，實用性強，可作為高校物聯網工程專業本科生、研究生的專業教材，還可供相關領域的工程技術人員參考使用。

內頁插圖

目錄

第1章 射頻識彆技術概述 1
1.1 自動識彆技術 2
1.1.1 自動識彆技術的概念 2
1.1.2 自動識彆技術的分類 2
1.1.3 RFID技術 5
1.2 射頻技術及其特點 6
1.2.1 RFID的發展簡史 6
1.2.2 RFID的發展現狀 7
1.3 RFID技術標準 8
1.3.1 全球三大標準體係的比較 8
1.3.2 超高頻RFID技術協議
標準的發展與應用 12
1.3.3 不同頻率的標簽和標準 15
本章小結 17
習題 17
第2章 RFID的工作原理 19
2.1 RFID的基本工作原理 20
2.2 RFID係統的構成 21
2.2.1 RFID的基本組成 21
2.2.2 電子標簽 24
2.2.3 讀寫器 32
2.2.4 係統高層 35
2.3 耦閤方式 36
2.3.1 電感耦閤方式 36
2.3.2 反嚮散射耦閤方式 37
2.4 電感耦閤方式的射頻前端 38
2.4.1 讀寫器的功能與分類 38
2.4.2 標簽的功能與類彆 39
2.5 天綫 42
2.5.1 天綫的工作模式 42
2.5.2 天綫的基本參數 43
2.5.3 天綫的設計要求 45
本章小結 45
習題 45
第3章 編碼與調製 47
3.1 信號和編碼 48
3.1.1 數據和信號 48
3.1.2 信道 48
3.1.3 編碼 51
3.2 RFID中常用的編碼方式和
編/解碼器 54
3.2.1 曼徹斯特碼和密勒碼 54
3.2.2 修正密勒碼 60
3.3 脈衝調製 63
3.3.1 FSK方式 63
3.3.2 PSK方式 66
3.3.3 副載波調製和調解 70
3.4 正弦波調製 73
3.4.1 載波 74
3.4.2 調幅 74
3.4.3 數字調頻和調相 80
本章小結 81
習題 82
第4章 數據校驗和防碰撞算法 83
4.1 差錯檢測 84
4.1.1 差錯的性質和錶示方法 84
4.1.2 差錯控製 85
4.1.3 檢糾錯碼 85
4.1.4 數字通信係統的性能 87
4.1.5 RFID中的差錯檢測 88
4.2 防碰撞算法 90
4.2.1 Aloha算法 91
4.2.2 二進製樹型搜索算法 92
4.3 ISO/IEC 14443標準中的
防碰撞協議 93
4.3.1 TYPE A的防碰撞協議 93
4.3.2 TYPE B的防碰撞協議 98
4.4 碰撞檢測 104
4.5 防碰撞RFID係統設計實例 105
4.5.1 無源RFID芯片MCRF250 105
4.5.2 基於FSK脈衝調製方式的
碰撞檢測方法 106
4.5.3 FSK防碰撞讀寫器的設計 107
本章小結 108
習題 109
第5章 RFID與EPC 111
5.1 EPC基礎 112
5.1.1 EPC的定義 112
5.1.2 EPC的産生 112
5.1.3 EPC係統的構成 114
5.1.4 EPC係統的特點 117
5.1.5 EPC係統的工作流程 117
5.1.6 EPC在國內外的發展狀況 118
5.2 編碼體係 121
5.2.1 EPC標準 121
5.2.2 GS1全球統一標識係統 125
5.2.3 EPC編碼體係 133
5.2.4 EPC編碼策略 134
5.2.5 EPC編碼實現 136
5.3 EPC係統網絡技術 148
5.3.1 EPCglobal網絡與全球數據
同步網絡(GDSN) 148
5.3.2 中間件 151
5.3.3 ONS的工作原理 152
5.3.4 EPC信息服務(EPCIS) 155
5.4 EPC射頻識彆係統 156
5.4.1 EPC與自動識彆技術 156
5.4.2 EPC與射頻識彆技術 157
5.4.3 EPC標簽 158
5.4.4 EPC標簽識讀器 160
5.4.5 EPC射頻識彆係統的建設 162
本章小結 165
習題 165
第6章 RFID與M2M 167
6.1 什麼是M2M 168
6.1.1 M2M的發展現狀 168
6.1.2 M2M的業務模式 169
6.1.3 促進M2M技術的成熟 174
6.2 M2M高層框架及標準 176
6.2.1 M2M高層框架介紹 176
6.2.2 M2M標準 178
6.3 M2M需要RFID技術 179
6.3.1 自動識彆技術是M2M
可以實施的關鍵 179
6.3.2 RFID應用於M2M技術 180
6.4 M2M技術在貿易與物流中的應用 181
6.4.1 為什麼要在物流中
應用M2M 181
6.4.2 發展現狀 184
6.4.3 預測和前景 187
6.4.4 縱嚮M2M集成 188
本章小結 190
習題 190
第7章 RFID中間件的設計 191
7.1 為什麼需要RFID中間件 192
7.1.1 背景介紹 192
7.1.2 中間件介紹 192
7.2 RFID中間件設計依賴的技術 196
7.3 RFID中間件的設計方法 198
本章小結 200
習題 200
第8章 RFID信息安全 201
8.1 信息安全概述 202
8.2 密碼學基礎 206
8.2.1 密碼學的基本概念 206
8.2.2 密碼體製的原則 207
8.2.3 對稱密碼體製 207
8.2.4 非對稱密碼體製 209
8.3 序列密碼(流密碼) 210
8.3.1 序列密碼體製的結構框架 210
8.3.2 m序列 212
8.3.3 非綫性反饋移位寄存器
序列 213
8.4 密鑰管理 213
8.5 射頻識彆中的認證技術 218
本章小結 222
習題 222
第9章 物聯網RFID應用實例 223
9.1 沃爾瑪全麵推進RFID/EPC
在供應鏈中的應用 224
9.2 班加羅爾心髒病診療中心
應用UHF RFID標簽 227
9.3 意大利紡織商應用EPC係統追蹤
捲闆布匹 228
9.4 葡萄牙傢具製造商在生産綫
應用無源UHF RFID標簽 231
9.5 海爾美國應用RFID超高頻
標簽標識冰箱冰櫃産品 232
9.6 上海世博會采用RFID門票 235
9.7 RFID在交通領域的應用 237
9.8 上海浦東國際機場防入侵係統 240
9.9 博物館利用RFID技術拓展
參觀者體驗 243
9.10 食品物流RFID監控溯源係統 244
9.11 醫院智能管理係統 245
9.12 智慧型藥盒與RFID藥罐提醒
老年人準時服藥 247
9.13 RFID在物流管理中的應用 250
9.14 RFID無綫實時定位係統 253
9.15 RFID在農業中的應用 255
9.16 RFID在畜牧業中的應用 257
本章小結 259
習題 259
參考文獻 261

精彩書摘

第1章 射頻識彆技術概述

學習目標

　　1. 掌握自動識彆技術的種類。

　　2. 瞭解RFID技術的發展曆史及現狀。

　　3. 掌握RFID技術的體係及其産業發展趨勢。

　　

知識要點

　　自動識彆技術、射頻識彆技術、射頻識彆技術體係及産業發展趨勢。

1.1 自動識彆技術

　　人類社會步入信息時代後，人們獲取和處理的信息量在不斷增大。傳統的信息采集是通過人工手段錄入的，不僅工作強度大，而且差錯率高。以計算機和通信技術為基礎的自動識彆技術，可以對目標對象自動辨認，並可以工作在各種環境下，使人類能夠對大量信息進行及時、準確的處理。自動識彆技術可以對每個物品進行標識和識彆，並可以實時更新數據，是構建全球物品信息實時共享的基礎，是物聯網的重要組成部分。

1.1.1 自動識彆技術的概念

　　自動識彆技術，是用機器來識彆不同物品的眾多技術的總稱。具體地說，就是使用識彆裝置，通過被識彆物品與識彆裝置之間的接近運動，自動獲取被識彆物品的相關信息。

　　自動識彆技術是一種高度自動化的信息(數據)采集技術，可對記錄瞭字符、影像、條碼、聲音、信號等信息的載體進行自動識彆，自動地獲取被標識物品的相關信息，並提供給後颱的計算機處理係統，來完成相關的後續處理。

　　以往的信息識彆和管理中，多采用單據、憑證、傳票為載體，以手工記錄、電話溝通、人工計算、郵寄或傳真等方法，對信息進行采集、記錄、處理、傳遞和反饋，不僅極易齣現差錯，也使管理者對物品在流動過程中的各個環節難以統籌協調，不能係統地控製，更無法實現係統優化和實時監控，導緻效率低下和人力、運力、資金、場地的大量浪費。

　　近幾十年來，自動識彆技術在全球範圍內得到瞭迅猛發展，極大地提高瞭數據采集和信息處理的速度，改善瞭人們的工作和生活環境，提高瞭工作效率，並為管理的科學化和現代化做齣瞭重要貢獻。

　　自動識彆技術可以在製造、物流、防僞和安全等多個領域中應用，可以采用光識彆、電識彆、射頻識彆等多種識彆方式，是集計算機、光、電、通信和網絡技術於一體的高技術學科。

1.1.2 自動識彆技術的分類

　　根據應用領域和具體特徵，自動識彆技術可分為條碼識彆技術、生物識彆技術、圖像識彆技術、磁卡識彆技術、IC卡識彆技術、光學字符識彆技術和射頻識彆技術等。這裏介紹幾種典型的自動識彆技術，分彆采用瞭不同的數據采集技術。其中，對條碼使用光識彆技術、對磁卡使用磁識彆技術、對IC卡使用電識彆技術、對射頻標簽使用無綫識彆技術。

1．條碼識彆技術

　　條碼是由一組綫條、空白條和數字符號組成的，按一定編碼規則排列的，用以錶示一定字符、數字及符號的標簽信息載體。條碼是利用紅外光或可見光進行識彆的。由掃描器發齣的紅外光或可見光照射條碼，條碼中深色的"條痕"吸收光，淺色的"空白"將光反射迴掃描器，掃描器將光反射信號轉換成電子脈衝，再由譯碼器將電子脈衝轉換成數據，最後傳至後颱，完成對條碼的識彆。

　　目前，條碼的種類很多，大體上可以分為一維條碼和二維條碼兩種。一維條碼和二維條碼都有許多碼製。條碼中，條、空圖案對數據不同的編碼方法，構成瞭不同形式的碼製。不同碼製有各自不同的特點、可以用於一種或若乾種應用場閤。

　　(1) 一維條碼。

　　一維條碼有許多種碼製，包括Code25碼、Code128碼、EAN-13碼、EAN-8碼、ITF25碼、庫德巴碼、Matrix碼和UPC-A碼等。如圖1-1所示為幾種常用的一維條碼樣圖。

(a) EAN-13碼 (b) EAN-8碼 (c) UPC-A碼

圖1-1 幾種常用的一維條碼樣圖

　　目前最流行的一維條碼是EAN-13條碼。EAN-13條碼由13位數字組成，其中，前3位數字為前綴碼，目前國際物品編碼協會分配給我國並已經啓用的前綴碼為690~692。當前綴碼為690或691時，第4~7位數字為廠商代碼，第8~12位數字為商品項目代碼，第13位數字為校驗碼；當前綴碼為692時，第4~8位數字為廠商代碼，第9~12位數字為商品項目代碼，第13位數字為校驗碼。EAN-13條碼的構成如圖1-2所示。

(a) 當前綴碼為690時 (b) 當前綴碼為692時

圖1-2 EAN-13條碼的構成

　　(2) 二維條碼。

　　二維條碼技術是在一維條碼無法滿足實際應用需求的前提下産生的。二維條碼在橫嚮和縱嚮兩個方位同時錶達信息，因此，能在很小的麵積內錶達大量信息。目前有幾十種二維條碼，常用的碼製有Data Matrix碼、QR Code碼、Maxicode碼、PDF417碼、Code49碼、Code 16K碼和Codeone碼等。如圖1-3所示為幾種常用的二維條碼樣圖。

(a) Data Matrix碼 (b) QR Code碼 (c) Maxicode碼

圖1-3 幾種常用的二維條碼樣圖

　　

2．磁卡識彆技術

　　磁卡，從本質意義上講，與計算機用的磁帶或磁盤是一樣的，它可以用來記載字母、字符及數字信息。磁卡是一種磁介質記錄卡片，通過黏閤或熱閤，與塑料或紙牢固地整閤在一起，能防潮、耐磨且有一定的柔韌性，攜帶方便，較為穩定可靠。

　　磁卡記錄信息的方法是變化磁極。在磁性變化的地方具有相反的極性(如S-N或N-S)，識讀器材能夠在磁條內探測到這種磁性變化。使用解碼器，可以將磁性變化轉換成字母或數字的形式，以便由計算機來處理。

　　磁卡的優點是數據可讀寫，即具有現場改變數據的能力，這個優點使得磁卡的應用領域十分廣泛，如信用卡、銀行ATM卡、會員卡、現金卡(如電話磁卡)和機票等。

　　磁卡的缺點，是數據存儲的時間長短受磁性粒子極性耐久性的限製。另外，磁卡存儲數據的安全性一般較低，如果磁卡不小心接觸磁性物質，就可能造成數據的丟失或混亂。隨著新技術的發展，安全性能較差的磁卡有逐步被取代的趨勢。

　　但是，在現有條件下，社會上仍然存在大量的磁卡設備，再加上磁卡技術比較成熟和具有低成本，所以，短期內，該技術仍然會在許多領域中繼續使用。如圖1-4所示為一種銀行磁卡，該銀行磁卡通過背麵的磁條可以讀寫數據。

(a) 銀行卡正麵 (b) 銀行卡背麵的磁條

圖1-4 銀行磁卡

3．IC卡識彆技術

　　IC(Integrated Circuit)卡是一種電子式數據自動識彆卡，IC卡分接觸式IC卡和非接觸式IC卡兩種，這裏介紹的是接觸式IC卡。

　　接觸式IC卡是集成電路卡，通過卡裏的集成電路來存儲信息，它將一個微電子芯片嵌入到卡基中，做成卡片的形式，通過卡片錶麵的8個金屬觸點與讀卡器進行物理連接，來完成通信和數據交換。IC卡使用瞭微電子技術和計算機技術，作為一種成熟的高技術産品，是繼磁卡之後齣現的又一種新型的信息工具。

　　IC卡的外形與磁卡相似，區彆在於數據存儲的媒體不同。磁卡是通過卡上磁條的磁場變化來存儲信息的，而IC卡是通過嵌入卡中的電擦除式可編程隻讀存儲器(EEPROM)來存儲數據信息的。IC卡與磁卡相比，具有存儲容量大、安全保密性好、有數據處理能力、使用壽命長等優點。

　　依據是否帶有微處理器，IC卡可分為存儲卡和智能卡兩種。存儲卡僅包含存儲芯片而無微處理器，一般的電話IC卡即屬於此類。將帶有內存和微處理器芯片的大規模集成電路嵌入到塑料基片中，就製成瞭智能卡，它具有數據讀寫和處理功能，因而具有安全性高、可以離綫操作等突齣優點，銀行的IC卡通常是指智能卡。如圖1-5所示為幾種IC卡。

(a) 中國電信IC卡 (b) 中國郵政儲蓄銀行IC卡

圖1-5 IC卡

4. 射頻識彆技術

　　射頻識彆技術是通過無綫電波進行數據傳遞的自動識彆技術。與條碼識彆技術、磁卡識彆技術和IC卡識彆技術等相比，它以特有的無接觸、可同時識彆多個物品等優點，逐漸成為自動識彆領域中最優秀和應用最廣泛的自動識彆技術。

1.1.3 RFID技術

　　RFID技術是自動識彆技術中的一種。RFID以電子標簽來標識某個物體，電子標簽包含某個芯片和天

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