RFID 原理與應用

陳曉凌

副教授、*級工程師、廈門市*秀教師、廈門大學嘉庚學院軟件及物聯網工程教研室主任，
微軟認證系統工程師和數據庫管理員、思科認證網絡工程師、華三認證網絡工程師、
銳捷認證*級講師，福建省發展改革委員會綜合性評標專家、
福建省住房和城鄉建設廳建築智能化專家、廈門市科學技術局科技諮詢評估專家，
長期從事建築智能化、物聯網工程等領域的教學與科研工作，出版教材7部，申請軟件著作權16項。

目錄

第1章RFID技術概述
1.1物聯網與RFID技術2
1.1.1物聯網的概念2
1.1.2 RFID技術的概念3
1.1.3物聯網與RFID技術的關係3
1.2自動識別技術4
1.2.1自動識別技術的概念4
1.2.2自動識別技術的分類4
1.3 RFID技術的發展9
1.3.1 RFID技術的發展歷程9
1.3.2 RFID技術的發展現狀與趨勢10
1.3.3 RFID技術面臨的問題13
1.4本章小結14
1.5思考與練習14

第2章RFID系統的構成及工作原理
2.1 RFID系統的基本組成、工作原理及特徵16
2.1.1 RFID系統的基本組成16
2.1.2 RFID系統的工作原理17
2.1.3 RFID系統的性能指標18
2.1.4 RFID系統的分類20
2.2 RFID系統部件23
2.2.1電子標籤23
2.2.2閱讀器29
2.2.3系統高層33
2.3本章小結34
2.4思考與練習34

第3章RFID使用頻率和電磁波的工作特性
3.1 RFID技術的頻譜基礎知識36
3.1.1無線電信號的特性36
3.1.2電磁波頻譜的劃分與分配37
3.1.3 RFID的使用頻率40
3.2 RFID工作波長40
3.2.1電磁波的速度41
3.2.2 RFID工作波長41
3.3低頻和高頻RFID電磁場的特性42
3.3.1工作原理42
3.3.2常用的系統43
3.4微波RFID的電磁波工作特性44
3.4.1工作原理及電磁波特性44
3.4.2常用系統47
3.5本章小結48
3.6思考與練習48

第4章RFID天線技術
4.1天線基礎50
4.1.1天線的定義50
4.1.2天線的分類50
4.1. 3天線的電參數51
4.2低頻和高頻RFID天線技術54
4.2.1低頻和高頻RFID天線的特點54
4.2.2低頻和高頻RFID天線的設計57
4.3微波RFID天線技術58
4.3.1微波RFID天線的特點58
4.3.2微波RFID天線的設計60
4.4 RFID天線的製造工藝64
4.4.1線圈繞製法64
4.4.2蝕刻法65
4.4.3印刷法66
4.5本章小結67
4.6思考與練習67
　　
第5章RFID射頻前端
5.1閱讀器射頻前端70
5.1.1閱讀器天線電路的選擇70
5.1.2串聯諧振迴路70
5.1.3電感線圈的交變磁場72
5.2電子標籤射頻前端74
5.2.1電子標籤天線電路的連接74
5.2.2並聯諧振迴路74
5.2.3串、並聯阻抗等效互換76
5.3閱讀器和電子標籤之間的電感耦合76
5.3.1電子標籤線圈感應電壓的計算77
5.3.2電子標籤諧振迴路端電壓的計算77
5.3.3電子標籤直流電源電壓的產生78
5.3.4負載調製技術78
5.4本章小結80
5.5思考與練習80

第6章RFID編碼與調製
6.1數字通信基礎82
6.1.1數字通信模型82
6.1.2數字通信的特點和主要性能指標82
6.1.3 RFID通信方式84
6.2信號的編碼與調製84
6.2.1信號與信道84
6.2.2編碼與解碼87
6.2.3調製與解調88
6.3 RFID信源編碼方法89
6.3.1編碼格式90
6.3.2編碼方式的選擇92
6.3.3編碼方式的仿真92
6.4 RFID信道編碼93
6.4.1信道編碼的相關概念93
6.4.2常用的信道編碼94
6.5 RFID系統調製方法96
6.5.1振幅鍵控97
6.5.2頻移鍵控99
6.5.3相移鍵控100
6.5.4副載波調製100
6.6本章小結102
6.7思考與練習102

第7章RFID防碰撞技術
7.1 RFID系統中的碰撞104
7.1.1 RFID系統中的碰撞與分類104
7.1.2 RFID系統防碰撞方法104
7.2防碰撞算法105
7.2.1 ALOHA算法105
7.2.2二進制樹型搜索算法106
7.2.3混合算法108
7.3防碰撞RFID系統設計實例109
7.3.1無源RFID芯片MCRF250 109
7.3.2基於FSK脈沖調制方式的碰撞檢測方法110
7.4本章小結111
7.5思考與練習111

第8章RFID系統數據傳輸的安全性
8.1信息安全概述114
8.1.1信息安全的重要性114
8.1. 2信息安全的定義114
8.2密碼學基礎115
8.2.1密碼學的基本概念115
8.2.2對稱密碼體制116
8.2.3非對稱密碼體制117
8.3序列密碼（流密碼） 119
8.3.1序列密碼體制的結構框架119
8.3.2 m序列120
8.3.3非線性反饋移位寄存器序列121
8.4 RFID中的認證技術122
8.4.1 RFID安全認證協議122
8.4.2 RFID身份認證協議124
8.5密鑰管理125
8.5.1密鑰管理相關概念125
8.5.2密鑰管理原則126
8.5.3密鑰管理流程127
8.5.4密鑰管理技術129
8.6本章小結130
8.7思考與練習130

第9章RFID的標準體系
9.1 RFID標準概述132
9.1.1標準的作用和內容132
9.1.2 RFID國際標準化機構133
9.1.3 RFID標準的分類134
9.1.4 RFID標準多元化的原因135
9.2 ISO/IEC的相關標準136
9.2.1 ISO/IEC的標準體系136
9.2.2 ISO/IEC 14443標準137
9.2.3 ISO/IEC 15693標準137
9.2.4 ISO/IEC 18000標準137
9.3 EPCglobal的相關標準139
9.3.1 EPCglobal的RFID標準體系139
9.3.2 EPCglobal RFID標準體系框架139
9.3.3 EPCglobal RFID標準142
9.3.4 EPCglobal與ISO/IEC RFID標準的關係143
9.4 UID的相關標準143
9.4.1 UID標準體系144
9.4.2 UID編碼體系145
9.4.3 U-Code電子標籤分級145
9.5我國製定的RFID標準簡介146
9.5.1我國相關標準現狀146
9.5.2存在的問題147
9.5.3國家應對RFID標準之爭應採取的策略148
9.5.4企業應對RFID標準之爭應採取的對策149
9.6本章小結150
9.7思考與練習150

第10章物聯網的典型架構：EPC系統
10.1 EPC的產生和EPC系統152
10.1.1 EPC的產生和發展152
10.1.2 EPC系統的構成152
10.2 EPC編碼154
10.2.1 EPC編碼與條碼154
10.2.2 EPC編碼156
10.3 EPC電子標籤和閱讀器159
10.3.1 EPC電子標籤與EPC Gen2 159
10.3.2 EPC閱讀器161
10.4 EPC系統網絡技術162
10.4.1中間件162
10.4.2物體標記語言163
10.4.3對象名稱解析服務和EPC信息服務163
10.5 EPC框架下的RFID應用實例164
10.5.1概述164
10.5.2系統結構164
10.5.3系統設計166
10.6本章小結167
10.7思考與練習168

第11章RFID的應用實例
11.1 RFID在護照和身份證中的應用170
11.1.1 RFID在電子證件中的應用170
11.1.2電子證件的優勢和隱患171
11.2 RFID在防偽和公共安全領域的應用172
11.2.1 RFID在產品防偽中的應用172
11.2.2 RFID在安全管理中的應用173
11.3 RFID在醫療衛生領域的應用174
11.3.1利用RFID完善醫療器械管理174
11.3.2利用RFID優化門診流程175
11.4 RFID在交通領域的應用176
11.4.1車輛自動識別系統176
11.4.2不停車電子收費系統177
11.5 RFID在物流領域的應用178
11.5.1 RFID在倉儲領域的應用178
11.5.2 RFID在快遞行業的應用180
11.6本章小結180
11.7思考與練習180

附錄本書部分專業術語英文全稱與簡稱匯總181

參考文獻185