本書是依托中南大學(xué)國家級(jí)特色專業(yè)(物聯(lián)網(wǎng)工程)的建設(shè)，結(jié)合國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)情況編寫的。本書從一個(gè)全新的體系介紹物聯(lián)網(wǎng)RFID的原理與技術(shù)，全書分為三個(gè)部分，共12章，涉及從射頻識(shí)別的“射頻”(包括傳輸線理論、諧振電路、天線基礎(chǔ))，到射頻識(shí)別的“識(shí)別”(包括RFID系統(tǒng)的讀寫器和電子標(biāo)簽，以及讀寫器與電子標(biāo)簽之間的通信技術(shù)：編碼與調(diào)制技術(shù)、防碰撞技術(shù)和安全技術(shù))，最后以“應(yīng)用”結(jié)尾(包括RFID技術(shù)廣泛應(yīng)用的前提——標(biāo)準(zhǔn)化，基于RFID的典型物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)——EPC系統(tǒng)，以及RFID技術(shù)在四個(gè)不同領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例)。這三部分內(nèi)容自底向上自成體系，不僅可以高屋建瓴地從全局角度掌握RFID技術(shù)，也可以方便地對(duì)每個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。
本書從一個(gè)全新的體系介紹物聯(lián)網(wǎng)RFID的原理與技術(shù)，不僅可以高屋建瓴地從全局角度掌握RFID技術(shù)，也可以方便地對(duì)每個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。
射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)是一種利用射頻信號(hào)在空間耦合實(shí)現(xiàn)無接觸的信息傳輸，并通過所傳輸?shù)男畔⒆詣?dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象的技術(shù)。RFID系統(tǒng)如同物聯(lián)網(wǎng)的觸角，使得自動(dòng)識(shí)別物聯(lián)網(wǎng)中的每一個(gè)物體成為可能，是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。各高等院校也都將射頻識(shí)別技術(shù)列為物聯(lián)網(wǎng)工程等相關(guān)專業(yè)的核心課程，可見物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的重要性。
本書從一個(gè)全新的體系介紹物聯(lián)網(wǎng)RFID的原理與技術(shù)。全書分為三個(gè)部分，共12章，從射頻識(shí)別的“射頻”，到射頻識(shí)別的“識(shí)別”，最后以“應(yīng)用”結(jié)尾。這三部分內(nèi)容自底向上自成體系，不僅可以高屋建瓴地從全局角度掌握RFID技術(shù)，也可以方便地對(duì)每個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。
第一部分包含第1～3章，講述射頻識(shí)別中的“射頻”部分。本書首次將射頻電路知識(shí)（傳輸線理論、諧振電路和天線基礎(chǔ)）作為射頻識(shí)別的基礎(chǔ)進(jìn)行了介紹，這將使得沒有射頻電路基礎(chǔ)的讀者也可以很好地理解射頻識(shí)別。
其中，第1章為傳輸線理論，介紹射頻電路中的基本概念—傳輸線，這一章是本書中獨(dú)立性最大的一章，讀者可以根據(jù)實(shí)際情況決定是否學(xué)習(xí)本章內(nèi)容。第2章為諧振電路，主要介紹串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，是后續(xù)章節(jié)介紹RFID通信過程的理論基礎(chǔ)。第3章為天線基礎(chǔ)，介紹RFID系統(tǒng)常用的天線及天線的電參數(shù)。
第二部分包含第4～9章，講述射頻識(shí)別中的“識(shí)別”部分，重點(diǎn)介紹射頻識(shí)別系統(tǒng)的主要組成部分（電子標(biāo)簽、讀寫器），以及讀寫器與電子標(biāo)簽的通信技術(shù)（編碼與調(diào)制技術(shù)、防碰撞技術(shù)和安全技術(shù)）。
其中，第4章為物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)概述，講述RFID系統(tǒng)的基本概念和分類。第5章和第6章分別為電子標(biāo)簽和讀寫器，介紹它們的基本構(gòu)成和工作原理。第7章介紹讀寫器與電子標(biāo)簽之間進(jìn)行通信的重要步驟—編碼與調(diào)制。第8章和第9章分別講述RFID通信中的關(guān)鍵問題—防碰撞技術(shù)和安全技術(shù)。
第三部分包含第10～12章，講述射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用。
其中，第10章為RFID標(biāo)準(zhǔn)，介紹RFID技術(shù)廣泛應(yīng)用的前提—標(biāo)準(zhǔn)化。第11章介紹物聯(lián)網(wǎng)的典型架構(gòu)—EPC系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在RFID的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)全球互連的物聯(lián)網(wǎng)。第12章介紹RFID在四個(gè)不同領(lǐng)域的典型應(yīng)用實(shí)例。
本書在編寫過程中力求深入淺出、重點(diǎn)突出、簡明扼要，盡可能方便不同專業(yè)背景和知識(shí)層次的讀者閱讀。本書配套的課件資料可從華信教育資源網(wǎng)免費(fèi)下載。
另外，本書部分內(nèi)容參考了大量公開資料和網(wǎng)絡(luò)上的資源，對(duì)他們的工作致以深切的謝意。需要指出的是，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個(gè)全新的專業(yè)，因此要編寫一本完美的物聯(lián)網(wǎng)RFID教材絕非易事。由于水平有限，書中難免存在疏漏或者錯(cuò)誤，希望廣大讀者不吝賜教。如有任何建議、意見或者疑問，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系作者，以期在后續(xù)版本中改進(jìn)和完善。
編 者
2016年11月
高建良，男，中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)博士，中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副教授，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員，長期從事物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)安全等方面的教學(xué)和科研工作。
第1章 傳輸線理論 （1）
1．1 認(rèn)識(shí)傳輸線 （1）
1．1．1 長線的含義 （1）
1．1．2 傳輸線的構(gòu)成 （2）
1．1．3 傳輸線舉例 （2）
1．2 傳輸線等效電路表示法 （3）
1．3 傳輸線方程及傳輸線特征參數(shù) （4）
1．3．1 一般傳輸線方程―基爾霍夫定律表示式 （5）
1．3．2 特性阻抗 （7）
1．3．3 傳播常數(shù) （8）
1．4 均勻無耗傳輸線工作狀態(tài)分析 （8）
1．5 本章小結(jié) （10）
思考與練習(xí) （10）
第2章 諧振電路 （11）
2．1 串聯(lián)諧振電路 （11）
2．1．1 串聯(lián)諧振電路的諧振條件 （11）
2．1．2 串聯(lián)諧振電路的諧振特性 （13）
2．1．3 串聯(lián)諧振電路的諧振曲線和通頻帶 （16）
2．1．4 串聯(lián)諧振電路的有載品質(zhì)因數(shù) （17）
2．1．5 串聯(lián)諧振電路在RFID中的應(yīng)用 （18）
2．2 并聯(lián)諧振電路 （18）
2．2．1 并聯(lián)諧振電路的組成 （18）
2．2．2 并聯(lián)諧振電路的諧振條件 （19）
2．2．3 并聯(lián)諧振電路的諧振特性 （19）
2．2．4 并聯(lián)諧振電路的諧振曲線和通頻帶 （21）
2．2．5 并聯(lián)諧振電路的有載品質(zhì)因數(shù) （21）
2．2．6 并聯(lián)諧振電路在RFID中的應(yīng)用 （22）
2．3 傳輸線諧振電路概述 （24）
2．4 本章小結(jié) （24）
思考與練習(xí) （26）
第3章 天線基礎(chǔ) （28）
3．1 天線概述 （28）
3．1．1 天線的定義 （28）
3．1．2 天線的分類 （29）
3．2 基本振子的輻射 （29）
3．2．1 電基本振子的輻射 （29）
3．2．2 磁基本振子的輻射 （31）
3．3 天線的電參數(shù) （32）
3．3．1 天線的效率 （32）
3．3．2 輸入阻抗 （33）
3．3．3 頻帶寬度 （33）
3．3．4 方向圖 （33）
3．3．5 天線的增益 （35）
3．3．6 極化特性 （35）
3．4 RFID系統(tǒng)常用天線 （36）
3．4．1 對(duì)稱振子天線 （36）
3．4．2 引向天線 （37）
3．4．3 微帶天線 （38）
3．5 不同頻段的RFID天線技術(shù) （39）
3．5．1 低頻和高頻RFID天線技術(shù) （39）
3．5．2 微波RFID天線技術(shù) （40）
3．6 本章小結(jié) （41）
思考與練習(xí) （42）
第4章 物聯(lián)網(wǎng)RFID系統(tǒng)概論 （43）
4．1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)簡介 （43）
4．1．1 條形碼 （43）
4．1．2 生物特征識(shí)別技術(shù) （45）
4．1．3 射頻識(shí)別（RFID） （45）
4．2 射頻識(shí)別系統(tǒng)組成 （47）
4．3 RFID系統(tǒng)的分類 （48）
4．4 RFID系統(tǒng)使用的頻率 （50）
4．5 本章小結(jié) （52）
思考與練習(xí) （52）
第5章 電子標(biāo)簽 （53）
5．1 智能卡與電子標(biāo)簽 （53）
5．1．1 磁卡 （53）
5．1．2 IC卡 （54）
5．1．3 電子標(biāo)簽 （55）
5．2 電子標(biāo)簽的類別 （56）
5．2．1 工作方式類別 （56）
5．2．2 可讀寫性類別 （57）
5．2．3 工作頻率類別 （58）
5．3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu) （60）
5．3．1 電子標(biāo)簽的天線 （60）
5．3．2 電子標(biāo)簽的芯片 （63）
5．4 電子標(biāo)簽的封裝 （66）
5．4．1 電子標(biāo)簽的封裝加工 （66）
5．4．2 電子標(biāo)簽的封裝形式 （66）
5．5 一種典型的電子標(biāo)簽（S50卡） （69）
5．5．1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作過程 （69）
5．5．2 存儲(chǔ)器組織與訪問控制 （71）
5．6 RFID電子標(biāo)簽的問題及趨勢(shì) （73）
5．7 本章小結(jié) （75）
思考與練習(xí) （76）
第6章 RFID讀寫器 （77）
6．1 讀寫器的基本原理 （77）
6．1．1 讀寫器的基本功能 （77）
6．1．2 讀寫器的工作過程 （78）
6．2 讀寫器的基本構(gòu)成 （79）
6．2．1 射頻模塊 （79）
6．2．2 邏輯控制模塊 （81）
6．2．3 天線模塊 （81）
6．3 讀寫器的結(jié)構(gòu)形式 （82）
6．3．1 固定式讀寫器 （82）
6．3．2 便攜式讀寫器 （84）
6．4 讀寫器管理技術(shù) （85）
6．4．1 讀寫器管理協(xié)議 （85）
6．4．2 多讀寫器組網(wǎng)技術(shù) （86）
6．4．3 讀寫器發(fā)展趨勢(shì) （87）
6．4 本章小結(jié) （88）
思考與練習(xí) （88）
第7章 編碼與調(diào)制 （89）
7．1 RFID系統(tǒng)的通信過程 （89）
7．2 RFID信源編碼方法 （91）
7．3 差錯(cuò)控制編碼（信道編碼） （95）
7．3．1 差錯(cuò)控制編碼的相關(guān)概念 （95）
7．3．2 常用的差錯(cuò)控制編碼 （96）
7．4 RFID系統(tǒng)調(diào)制方法 （101）
7．4．1 振幅鍵控 （102）
7．4．2 頻移鍵控 （104）
7．4．3 相移鍵控 （105）
7．4．4 副載波調(diào)制 （106）
7．5 RFID系統(tǒng)的耦合方式與調(diào)制 （107）
7．5．1 電感耦合與負(fù)載調(diào)制 （108）
7．5．2 電磁反向散射耦合與調(diào)制 （110）
7．6 本章小結(jié) （112）
思考與練習(xí) （113）
第8章 RFID防碰撞技術(shù) （114）
8．1 RFID系統(tǒng)中的碰撞與防碰撞 （114）
8．1．1 RFID系統(tǒng)中的碰撞 （114）
8．1．2 RFID系統(tǒng)中防碰撞算法分類 （115）
8．2 ALOHA算法 （117）
8．2．1 純ALOHA算法 （118）
8．2．2 時(shí)隙ALOHA算法 （119）
8．2．3 幀時(shí)隙ALOHA算法 （120）
8．2．4 動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法 （121）
8．3 二進(jìn)制樹形搜索算法 （122）
8．3．1 二進(jìn)制樹形搜索 （122）
8．3．2 動(dòng)態(tài)二進(jìn)制樹形搜索 （127）
8．3．3 基于隨機(jī)數(shù)和時(shí)隙的二進(jìn)制樹形搜索 （129）
8．4 本章小結(jié) （131）
思考與練習(xí) （131）
第9章 RFID系統(tǒng)的安全 （132）
9．1 RFID系統(tǒng)面臨的安全攻擊 （132）
9．2 RFID系統(tǒng)安全解決方案 （133）
9．2．1 物理方法 （134）
9．2．2 邏輯方法 （134）
9．3 智能卡的安全問題 （137）
9．3．1 影響智能卡安全的基本問題 （137）
9．3．2 物理安全 （138）
9．3．3 邏輯安全 （139）
9．4 本章小結(jié) （142）
思考與練習(xí) （142）
第10章 物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)準(zhǔn) （143）
10．1 RFID標(biāo)準(zhǔn)概述 （143）
10．1．1 RFID國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu) （143）
10．1．2 RFID標(biāo)準(zhǔn)體系 （145）
10．1．3 RFID標(biāo)準(zhǔn)多元化的原因 （146）
10．2 ISO/IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) （147）
10．2．1 ISO/IEC的標(biāo)準(zhǔn)體系 （147）
10．2．2 非接觸式IC卡國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 14443） （147）
10．2．3 空中接口通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 18000） （153）
10．3 EPC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) （155）
10．3．1 EPCglobal的RFID標(biāo)準(zhǔn)體系 （155）
10．3．2 EPCglobal與ISO/IEC RFID標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系 （158）
10．4 本章小結(jié) （159）
思考與練習(xí) （160）
第11章 物聯(lián)網(wǎng)的典型架構(gòu)――EPC系統(tǒng) （161）
11．1 RFID系統(tǒng)應(yīng)用類型 （161）
11．1．1 開放式RFID系統(tǒng) （162）
11．1．2 非開放式RFID系統(tǒng) （162）
11．1．3 基于EPC的開放式RFID系統(tǒng) （162）
11．2 EPC系統(tǒng)的組成 （163）
11．2．1 EPC系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng) （163）
11．2．2 EPC系統(tǒng)構(gòu)成 （164）
11．2．3 EPC系統(tǒng)的特點(diǎn) （166）
11．3 EPC編碼體系 （166）
11．3．1 EPC編碼原則 （166）
11．3．2 EPC編碼的結(jié)構(gòu) （167）
11．3．3 EPC編碼的類型 （169）
11． 4 EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) （171）
11．4．1 Savant中間件 （171）
11．4．2 對(duì)象名稱解析服務(wù) （172）
11．4．3 EPC信息服務(wù) （175）
11．5 本章小結(jié) （177）
思考與練習(xí) （177）
第12章 RFID的應(yīng)用實(shí)例 （178）
12．1 RFID在防偽領(lǐng)域的應(yīng)用 （178）
12．1．1 RFID在票券防偽中的應(yīng)用 （179）
12．1．2 RFID在貴重商品防偽中的應(yīng)用 （180）
12．2 RFID在公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用 （183）
12．2．1 基于RFID技術(shù)的智能門禁系統(tǒng) （183）
12．2．2 RFID在礦井安全中的應(yīng)用 （184）
12．2．3 RFID在食品安全中的應(yīng)用 （186）
12．3 RFID在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用 （187）
12．3．1 RFID在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中的應(yīng)用概述 （188）
12．3．2 基于RFID技術(shù)的智能醫(yī)護(hù)系統(tǒng) （189）
12．4 RFID在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用 （191）
12．4．1 基于RFID技術(shù)的不停車收費(fèi)系統(tǒng) （191）
12．4．2 基于RFID技術(shù)的智能公交系統(tǒng) （193）
12．5 本章小結(jié) （195）
思考與練習(xí) （195）
參考文獻(xiàn) （196）
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