物联网:射频识别(RFID)原理及应用

本书以重庆邮电大学国家工业物联网国际科技合作基地、工业物联网与网络化控制教育部重点实验室项目、重庆市物联网工程技术研究中心团队的研究成果为基础创作而成。
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罗志勇 (作者)

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1.本书内容全面,系统地介绍了RFID原理和系统设计、以及应用系统。对于难度较高的射频内容,针对性地减少了理论内容,只把最基本的必要的内容介绍给读者。
2.专门用一章的内容讲解RFID技术的典型应用,包括RFID在零售业仓储管理中的应用和基于RFID的整车物流管理系统的系统实例,应用实例讲解详细,包括了应用设计的具体内容,通过学习,读者能够自行设计出简单的RFID应用系统。
3.以重庆邮电大学国家工业物联网国际科技合作基地、工业物联网与网络化控制教育部重点实验室项目、重庆市物联网工程技术研究中心团队的研究成果为基础,以物联网领域的国际标准为主线、技术为核心、融入了作者多年参加国家重大科技专项项目、国家863项目研究和参与制定国际标准的研究成果

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内容摘要

本书内容全面,简繁得当,语言文字简明朴实,图文并茂。书中系统地介绍了RFID原理和系统设计、以及应用系统。共分9个章节,第一章介绍了RFID的发展历史、现状以及未来的发展趋势。第二-七章分别介绍了RFID技术基础、RFID读写器技术、RFID标签技术、RFID编码与调制技术、RFID数据校验和防碰撞算法和常用的RFID标准简介,第八章讨论了EPC编码与系统,第九章分析了RFID技术的典型应用。

目录

第1章 RFID系统概述 1
1.1 RFID简介 1
1.1.1 RFID的特点 1
1.1.2 RFID发展简史与现状 1
1.2 RFID系统的组成与工作原理 3
1.2.1 RFID系统的组成 3
1.2.2 RFID的工作原理 3
1.3 RFID系统标准化 4
1.3.1 RFID标准的作用 4
1.3.2 标准的内容 4
1.3.3 RFID标准的分类 5
1.4 RFID的发展趋势 5
1.4.1 在RFID标签方面 5
1.4.2 在RFID读写器方面 6
1.4.3 在RFID标准方面 6
习题1 6
第2章 RFID技术基础 7
2.1 RFID系统的组成、分类与
基本原理 7
2.1.1 RFID系统的组成 7
2.1.2 RFID系统的分类 9
2.1.3 RFID系统的基本原理 11
2.2 电磁学基础 11
2.2.1 磁场强度H 11
2.2.2 磁通量和磁通量密度 13
2.2.3 电感L 14
2.2.4 互感M 14
2.2.5 耦合因数k 15
2.2.6 感应定律 16
2.2.7 空间电磁波 17
2.2.8 S参数 19
2.3 收发机 19
2.3.1 发射机 20
2.3.2 接收机 21
2.3.3 放大器 22
2.3.4 混频器 23
2.3.5 振荡器与合成器 24
2.3.6 滤波器 25
习题2 27
第3章 RFID读写器技术 28
3.1 读写器简介 28
3.1.1 读写器的作用 28
3.1.2 读写器的通信接口 29
3.1.3 读写器的构成 29
3.1.4 读写器的种类 29
3.2 电感耦合式RFID读写器的射频
前端 30
3.2.1 RFID读写器射频前端的
结构 30
3.2.2 串联谐振电路 30
3.3 微波频段RFID读写器 34
3.3.1 微波频段RFID系统射频
前段 34
3.3.2 2.4GHz RFID系统读写器设计
举例 36
3.3.3 微波频段RFID读写器的
发展 39
习题3 40
第4章 RFID标签技术 41
4.1 天线基础 41
4.1.1 天线的方向图 42
4.1.2 主瓣宽度 44
4.1.3 辐射功率和辐射强度 44
4.1.4 天线效率 44
4.1.5 天线极化 46
4.1.6 天线输入阻抗与共轭匹配 46
4.1.7 天线带宽 48
4.1.8 电磁场仿真软件HFSS 48
4.2 RFID中常用的天线 49
4.2.1 RFID天线的基本要求与指标 49
4.2.2 偶极子天线 49
4.2.3 折叠偶极子 51
4.2.4 微带天线 52
4.3 天线阻抗匹配 55
4.3.1 T-Match技术 56
4.3.2 电感匹配技术 58
4.4 环境影响 59
4.4.1 物品材质的介电常数对标签
性能的影响 59
4.4.2 金属对标签的影响 60
4.4.3 抗金属标签的设计 61
4.5 RFID天线优化 65
4.5.1 遗传算法简介 65
4.5.2 遗传算法的运算过程 66
4.5.3 遗传算法在天线优化中的
应用 66
4.6 RFID标签天线封装 67
4.6.1 线圈绕制工艺 68
4.6.2 蚀刻工艺 68
4.6.3 喷墨印刷法 68
4.7 RFID电子标签芯片 69
4.7.1 射频标签的存储器芯片种类 69
4.7.2 射频标签的微控制器芯片
种类 69
4.7.3 芯片设计技术 69
4.7.4 标签信息写入方式 70
4.8 无源RFID电子标签 70
4.8.1 RFID电子标签射频前端的
结构 71
4.8.2 并联谐振电路 71
4.9 RFID读写器与无源标签之间的
电感耦合 74
4.9.1 电子标签的感应电压 74
4.9.2 电子标签的直流电压 75
4.9.3 负载调制 75
习题4 79
第5章 RFID中的编码与调制技术 80
5.1 RFID编码 80
5.1.1 编码的基本原理 80
5.1.2 RFID中常用的编码方式 82
5.2 RFID的调制方式 87
5.2.1 模拟调制 87
5.2.2 数字调制 91
5.2.3 二进制数字调制系统的性能
比较 97
5.2.4 副载波调制法 98
习题5 99
第6章 数据校验和防碰撞算法 100
6.1 差错控制编码 100
6.1.1 差错控制的基本方式 100
6.1.2 汉明码 101
6.2 常用的差错控制方法 102
6.2.1 奇偶校验法 102
6.2.2 循环冗余校验法 105
6.3 防碰撞算法 107
6.3.1 频分多路(FDMA)法 109
6.3.2 空分多路(SDMA)法 110
6.3.3 时分多路(TDMA)法 110
6.3.4 码分多路(CDMA)法 111
6.4 防碰撞算法举例 112
6.4.1 ALOHA法 112
6.4.2 时隙ALOHA法 113
6.4.3 动态时隙ALOHA法 114
6.4.4 二进制搜索算法 115
6.4.5 动态二进制搜索算法 118
习题6 120
第7章 常用的RFID标准 121
7.1 RFID标准化组织 121
7.1.1 ISO 121
7.1.2 EPCglobal 122
7.1.3 UID 122
7.2 ISO/IEC 14443—近耦合IC卡 123
7.2.1 物理特性 123
7.2.2 射频接口 123
7.2.3 初始化与防冲突 125
7.2.4 传输协议 130
7.3 ISO/IEC 15693标准—
疏耦合IC卡(VICC) 133
7.3.1 物理性质 133
7.3.2 空气接口与初始化 133
7.4 ISO/IEC 18000—6标准 137
7.4.1 TYPE A模式 137
7.4.2 TYPE B模式 147
7.4.3 TYPE C模式(读写器到
标签的通信) 155
7.4.4 TYPE C模式(标签到
读写器的通信) 162
习题7 166
第8章 EPC技术基础及相关技术 167
8.1 EPC基础知识 167
8.1.1 EPC的基本概念 167
8.1.2 EPC编码体系 167
8.1.3 EPC系统的构成 167
8.1.4 EPC技术的优势 168
8.1.5 EPCglobal组织 169
8.2 EPC编码 171
8.2.1 EPC编码原则 171
8.2.2 EPC编码关注的问题 172
8.2.3 EPC编码结构 172
8.2.4 EPC编码类型 173
8.2.5 EPC编码数据结构 176
8.2.6 EPC数据的URI表示 186
8.2.7 EAN编码和EPC编码的
相互转换 190
8.3 EPC系统的网络技术 192
8.3.1 Savant系统 192
8.3.2 对象名称解析服务 193
8.3.3 WWW网与EPCglobal Network
网络的区别 194
8.4 EPC系统的对象名称解析服务 194
8.4.1 ONS概述 194





8.4.2 ONS的工作原理与层次
结构 196
8.4.3 ONS的工作流程与查询
步骤 197
8.4.4 ONS查找算法的设计 201
8.5 EPC系统中的实际标记语言
PML 202
8.5.1 PML的概念及组成 203
8.5.2 PML服务 204
8.5.3 PML的设计 207
8.5.4 PML的应用 208
习题8 210
第9章 RFID技术的典型应用实例 211
9.1 RFID在零售业仓储管理中的
应用 211
9.1.1 仓储管理的现状 211
9.1.2 仓储基本运营流程分析 212
9.1.3 仓库管理需求分析 213
9.1.4 RFID标签数据设计 215
9.1.5 系统总体方案设计 218
9.1.6 系统业务流程设计 219
9.1.7 系统功能模块设计 219
9.2 基于RFID的整车物流管理
系统 221
9.2.1 需求分析 221
9.2.2 汽车整车生产流程 222
9.2.3 RFID系统架构方案 222
9.2.4 应用于汽车制造业的RFID
标签编码体系要求 223
9.2.5 应用于汽车制造业的RFID
标签编码结构 223
9.2.6 具体环节的RFID系统
应用 228
9.2.7 RFID实施阶段 232
习题9 233
参考文献 234

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作者介绍

罗志勇,重庆邮电大学教授,讲授课程:自动化专业概论、RFID等。
所获奖励: (1)2009年“血液净化系统监测与控制系列关键技术及整机设备”项目获得中国仪器仪表学会科技进步一等奖; (2)2010年“血液净化系统系列监控技术及整机设备”项目获得重庆市科技进步二等奖; (3)2011年“血液净化系统监测与控制系列关键技术及整机设备”项目获得国家科技进步二等奖。

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