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第1篇 物联网RFID系统架构3

第1章 物联网与RFID技术3

1.1 物联网概述3

1.1.1 物联网的概念3

1.1.2 物联网的历史与未来4

1.1.3 物联网的作用5

1.1.4 物联网的原理5

1.1.5 物联网对经济的影响6

1.1.6 物联网存在的问题6

1.2 自动识别技术7

1.2.1 自动识别技术的概念8

1.2.2 自动识别技术的分类8

1.3 RFID技术13

1.4 RFID的发展历程15

1.4.1 RFID技术的产生15

1.4.2 RFID技术的探索阶段15

1.4.3 RFID技术成为现实阶段15

1.4.4 RFID技术的推广阶段16

1.4.5 RFID技术的普及阶段17

1.5 RFID的应用现状18

习题19

第2章 物联网RFID的系统构成20

2.1 RFID系统概述20

2.1.1 RFID系统的基本组成20

2.1.2 RFID系统的工作流程21

2.1.3 RFID系统的分类22

2.2 电子标签26

2.2.1 电子标签的基本组成27

2.2.2 电子标签的结构形式27

2.2.3 电子标签的工作特点30

2.2.4 电子标签的技术参数33

2.2.5 电子标签的功能模块35

2.2.6 电子标签的封装38

2.2.7 电子标签的发展趋势38

2.3 读写器40

2.3.1 读写器的基本组成40

2.3.2 读写器的结构形式40

2.3.3 读写器的工作特点42

2.3.4 读写器的技术参数43

2.3.5 读写器的功能模块44

2.3.6 读写器的发展趋势46

2.4 系统高层46

习题47

第3章 物联网RFID的工作原理48

3.1 全球物品编码49

3.1.1 物品编码概述49

3.1.2 条码编码50

3.1.3 EPC码52

3.2 电子标签与读写器构成的识别系统54

3.2.1 EPC标签54

3.2.2 EPC读写器58

3.3 中间件59

3.3.1 中间件的作用59

3.3.2 中间件的结构60

3.3.3 中间件的发展阶段61

3.3.4 中间件的应用61

3.4 物联网名称解析服务和信息发布服务62

3.4.1 物联网网络服务概述62

3.4.2 物联网名称解析服务63

3.4.3 物联网信息发布服务65

3.5 物联网RFID标准体系66

3.5.1 物联网RFID标准化组织67

3.5.2 物联网RFID标准体系的构成69

3.5.3 物联网RFID标准在我国的实施策略70

习题71

第2篇 RFID的工作原理75

第4章 RFID使用的频率及电磁波的工作特点75

4.1 频率范围75

4.1.1 频谱的划分76

4.1.2 无线电业务种类77

4.1.3 ISM频段78

4.1.4 RFID使用的频段81

4.2 RFID的工作波长85

4.2.1 电磁波的速度85

4.2.2 RFID的工作波长86

4.3 电波传播的电参数87

4.4 低频和高频RFID电磁场的特性92

4.5 微波RFID电磁波的特性92

4.5.1 自由空间的传输损耗92

4.5.2 视距传播与菲涅耳区93

4.5.3 RFID电磁波的传播机制96

4.5.4 集肤效应99

习题101

第5章 天线基础102

5.1 天线概述102

5.1.1 天线的定义102

5.1.2 天线的分类103

5.1.3 天线的研究方法104

5.2 基本振子的辐射104

5.2.1 电基本振子的辐射105

5.2.2 磁基本振子的辐射108

5.3 天线的电参数109

5.3.1 发射天线的电参数109

5.3.2 互易定理和接收天线的电参数114

5.4 对称振子天线115

5.4.1 对称振子天线的电流分布116

5.4.2 对称振子天线的辐射场与方向图116

5.4.3 对称振子天线的辐射电阻117

5.4.4 对称振子天线的输入阻抗117

5.5 天线阵118

5.5.1 二元阵与方向性乘积原理119

5.5.2 均匀直线阵120

5.6 其他类型天线简要介绍121

5.6.1 引向天线121

5.6.2 螺旋天线121

5.6.3 微带天线122

5.6.4 缝隙天线122

5.6.5 旋转抛物面天线123

习题124

第6章 RFID中的天线技术125

6.1 RFID天线的应用及设计现状125

6.1.1 RFID天线的应用现状126

6.1.2 RFID天线的设计现状127

6.2 低频和高频RFID天线技术129

6.2.1 低频和高频RFID天线的结构和图片129

6.2.2 低频和高频RFID天线的磁场130

6.2.3 低频和高频RFID天线的最佳尺寸132

6.3 微波RFID天线技术133

6.3.1 微波RFID天线的结构、图片和应用方式133

6.3.2 微波RFID天线的设计134

6.4 天线仿真设计方法141

6.4.1 Ansoft HFSS仿真软件141

6.4.2 CST MICROWAVE STUDIO仿真软件143

6.4.3 IE3D仿真软件143

6.4.4 仿真与调试143

6.5 RFID天线的制造工艺144

6.5.1 线圈绕制法144

6.5.2 蚀刻法145

6.5.3 印刷法145

习题148

第7章 RFID电感耦合方式的射频前端149

7.1 线圈的自感和互感149

7.1.1 磁通量149

7.1.2 线圈的电感150

7.1.3 线圈间的互感150

7.2 RFID读写器的射频前端151

7.2.1 RFID读写器射频前端的结构152

7.2.2 串联谐振电路152

7.3 RFID电子标签的射频前端156

7.3.1 RFID电子标签射频前端的结构156

7.3.2 并联谐振电路157

7.4 RFID读写器与电子标签之间的电感耦合161

7.4.1 电子标签的感应电压161

7.4.2 电子标签的直流电压163

7.4.3 负载调制164

习题166

第8章 RFID电磁反向散射方式的射频前端168

8.1 射频滤波器的设计169

8.1.1 滤波器的类型169

8.1.2 低通滤波器原型170

8.1.3 滤波器的变换及集总参数滤波器175

8.1.4 分布参数滤波器的设计179

8.2 射频低噪声放大器的设计185

8.2.1 放大器的稳定性185

8.2.2 放大器的功率增益187

8.2.3 放大器输入输出驻波比187

8.2.4 放大器的噪声188

8.3 射频功率放大器的设计189

8.3.1 A类放大器的设计190

8.3.2 交调失真191

8.4 射频振荡器的设计193

8.4.1 振荡器的基本模型193

8.4.2 射频低频段振荡器194

8.4.3 微波振荡器197

8.5 混频器的设计200

习题204

第9章 编码与调制206

9.1 信号与信道207

9.1.1 信号207

9.1.2 信道209

9.2 编码与调制211

9.2.1 编码与解码211

9.2.2 调制和解调212

9.3 RFID常用的编码方法214

9.3.1 编码格式214

9.3.2 编码方式的选择因素216

9.3.3 编码方式Matlab/Simulink仿真方法217

9.4 RFID常用的调制方法219

9.4.1 载波220

9.4.2 振幅键控220

9.4.3 频移键控222

9.4.4 相移键控223

9.4.5 副载波调制224

习题226

第10章 数据的完整性与数据的安全性227

10.1 数据的完整性227

10.1.1 差错控制227

10.1.2 数据传输中的防碰撞问题234

10.1.3 RFID中数据完整性的实施策略237

10.1.4 编解码电路和校验电路的FPGA设计与ISE软件简介239

10.2 数据的安全性243

10.2.1 密码学基础244

10.2.2 RFID电子标签的安全设计246

10.2.3 RFID应用系统的安全设计249

10.2.4 RFID安全策略举例250

习题253

第11章 电子标签的体系结构255

11.1 一位电子标签255

11.2 采用声表面波技术的标签258

11.2.1 声表面波器件概述258

11.2.2 声表面波器件的特点259

11.2.3 声表面波标签260

11.2.4 声表面波技术的发展方向261

11.3 含有芯片的电子标签262

11.3.1 模拟前端262

11.3.2 控制部分的电路结构265

11.4 具有存储功能的电子标签267

11.4.1 地址和安全逻辑267

11.4.2 存储器269

11.4.3 非接触式IC卡芯片介绍272

11.4.4 MIFARE技术275

11.5 含有微处理器的电子标签278

11.5.1 微处理器278

11.5.2 操作系统命令的处理过程278

11.5.3 含有微处理器的电子标签实例279

习题280

第12章 读写器的体系结构282

12.1 读写器的组成与设计要求282

12.1.1 读写器的组成282

12.1.2 读写器的设计要求284

12.2 低频读写器285

12.2.1 基于U2270B芯片的读写器285

12.2.2 考勤系统的读写器287

12.2.3 汽车防盗系统的读写器289

12.3 高频读写器291

12.3.1 MF RC500芯片291

12.3.2 基于MF RC500芯片的读写器294

12.4 微波读写器297

12.4.1 射频电路与ADS297

12.4.2 启动和退出ADS298

12.4.3 ADS的4种工作视窗299

12.4.4 ADS的设计功能303

12.4.5 ADS的仿真功能304

习题305

第13章 RFID中间件307

13.1 RFID中间件概述307

13.1.1 中间件的概念307

13.1.2 RFID中间件的发展历程308

13.1.3 RFID中间件的分类310

13.1.4 RFID中间件的特征与作用312

13.2 中间件接入技术和业务集成技术314

13.2.1 RFID硬件设备与中间件集成架构314

13.2.2 RFID读写设备接入技术315

13.2.3 RFID中间件业务集成技术316

13.3 RFID中间件的结构321

13.3.1 RFID中间件的系统框架321

13.3.2 RFID中间件的处理模块322

13.4 中间件标准和中间件产品325

13.4.1 中间件标准325

13.4.2 IBM公司的RFID中间件328

13.4.3 微软公司的RFID中间件330

13.4.4 BEA公司的RFID中间件333

13.4.5 深圳立格公司的RFID中间件335

13.4.6 清华同方的“ezONE易众”中间件336

习题337

第14章 物联网RFID标准体系338

14.1 标准简介338

14.1.1 标准的意义、本质与作用338

14.1.2 标准与知识产权340

14.2 ISO/IEC RFID标准体系341

14.2.1 ISO/IEC概述342

14.2.2 ISO/IEC技术标准343

14.2.3 ISO/IEC数据结构标准345

14.2.4 ISO/IEC性能标准346

14.2.5 ISO/IEC应用标准347

14.2.6 ISO/IEC其他标准349

14.2.7 ISO/IEC 18000-6标准分析351

14.2.8 ISO/IEC中的RFID标准汇总表355

14.3 EPCglobal RFID标准体系360

14.3.1 EPC系统的特点360

14.3.2 EPC系统的体系框架360

14.3.3 EPC的体系框架标准364

14.3.4 EPC编码体系366

14.3.5 EPC标签分类369

14.3.6 EPC系统370

14.3.7 EPC系统工作流程372

14.4 日本泛在识别UID标准体系372

14.4.1 UID标准体系概述373

14.4.2 泛在识别码373

14.4.3 泛在通信器374

14.4.4 Ucode标签分级375

14.4.5 信息系统服务器376

14.4.6 Ucode解析服务器376

14.5 我国的物联网RFID技术标准377

14.5.1 制定我国RFID标准的必要性377

14.5.2 制定我国RFID标准的基本原则378

14.5.3 我国RFID标准体系框架379

14.5.4 我国RFID的关键技术381

14.5.5 我国RFID应用技术标准383

习题385

第3篇 物联网RFID应用实例389

第15章 物联网RFID在交通运输领域的应用389

15.1 物联网RFID在民航领域的应用389

15.1.1 RFID技术在机场管理系统的应用优势389

15.1.2 RFID技术在机场管理系统的应用前景391

15.1.3 RFID技术在机场管理系统各个环节中的应用393

15.1.4 实施RFID项目需要考虑的几个问题397

15.1.5 RFID技术在机场管理系统的应用案例397

15.2 物联网RFID在公路领域的应用399

15.2.1 RFID技术在公交管理系统中的应用399

15.2.2 美国双子城RFID公交车库定位和管理系统402

15.2.3 停车场RFID不停车收费智能化管理系统404

15.2.4 RFID智能卡京津城际列车公交化系统407

习题412

第16章 物联网RFID在制造与物流领域的应用413

16.1 物联网RFID在制造领域的应用413

16.1.1 物联网RFID在制造业中的作用414

16.1.2 物联网RFID在德国汽车制造领域的应用实例417

16.1.3 物联网RFID在美国电路板制造领域的应用实例419

16.1.4 各国用于制造业的RFID产品实例420

16.2 物联网RFID在物流领域的应用423

16.2.1 物联网RFID在物流领域的实施效果424

16.2.2 物联网RFID在法国家乐福超市中的应用实例425

16.2.3 物联网RFID在日本物品配送领域的应用实例428

习题431

第17章 物联网RFID在防伪和公共安全领域的应用433

17.1 物联网RFID在防伪领域的应用433

17.1.1 远望谷RFID电子票证防伪系统433

17.1.2 南非世界杯预选赛（中国—澳大利亚）RFID电子门票系统435

17.1.3 五粮液酒RFID防伪系统437

17.2 物联网RFID在公共安全领域的应用439

17.2.1 中国RFID门禁控制系统439

17.2.2 德国RFID医院信息系统446

习题449

附录 缩略语英汉对照表450

参考文献457