射頻識別技術

《射頻識別技術——原理、協議及系統設計（第2版）》從射頻識別的原理、協議以及系統設計三個方面入手，系統、全面地介紹了RFID相關的基礎知識、關鍵技術、研究進展以及實踐應用等方面的內容。

全書共分為7篇：第1篇結合物聯網的背景概述了RFID的發展歷史、主要特點與核心技術；第2篇從原理層面對RFID的無線通信原理、系統組件進行詳細的闡述，剖析了RFID的實現機理；第3篇從協議層面介紹了RFID的防衝突演演算法與協議，對超高頻射頻識別(UHFRFID)協議標準EPCC1G2進行了具體的闡述，並對其設計思路進行分析與探討；第4篇從系統設計層面出發，介紹了系統設計時需要權衡考慮的關鍵因素，並且對實際環境下系統性能的測試與評估結果進行了詳細的闡述與剖析；第5篇介紹了基於RFID的實驗設計；第6篇介紹了當前RFID的研究與進展，從RFID識別與輪詢、標籤數目估算、RFID定位等方面對相關研究成果進行了重點介紹；第7篇介紹了RFID方面的實踐與應用，對RFID的多種應用模式進行了綜述，並針對幾個典型的應用案例進行了分析。

“物聯網”這個概念，自2009 年在中國出現，至今已有7 年之久。這期間，“工業4.0”、“網際網路+”等新理念的出現也在不停地顛覆著我們對現今技術的觀感，“物聯網”的外延和內涵也在隨著新技術的演進不斷地演繹。這幾年間，作為物聯網的一項核心技術，射頻識別(RFID) 所承擔的角色也從單純的“標記識別”的支撐技術逐步轉型為“無源感知”的代表性技術。RFID 領域的研究者和應用探索者們逐步發現，RFID 不僅可以用於對被標記目標進行快速高效的識別，通過分析其反饋的信號特徵，RFID 甚至可以被用來有效支持室內定位和行為感知。而RFID 系統的“反向散射”機制對外界環境敏感的特性，已經從原先導致標籤頻繁漏讀的棘手挑戰轉化為室內定位和行為感知的新機遇。隨著現今更多的研究者和應用探索者對RFID 的深層次理解和進一步應用嘗試，RFID 技術正在經歷著一場從“識別”向“感知”的華麗蛻變。短短几年間，國內外RFID 的前瞻性研究成果已經在網路相關領域的一流會議（如ACM SIGCOMM，ACM MOBICOM，ACM UBICOMP 以及IEEE INFOCOM 等）上多次發表，可見近幾年研究者們對RFID 領域的關注熱度。

有鑒於此，我們在《射頻識別技術——原理、協議及系統設計》（北京：科學出版社，2014.3）第1 版取得了來自於高校和業界廣泛的認可度之後，結合RFID 技術發展的新趨勢和廣大讀者對書籍內容的共性需求，展開了第2 版的編著工作。第2 版在第1 版的基礎上，從展現形式、跟蹤最新研究趨勢、實驗設計方案等方面都做了較大的拓展，具體體現在如下幾個方面：

以二維碼方式提供了相關內容的多媒體鏈接，包括網頁、視頻等，對RFID 領域的前沿課題、應用案例、領域專家等進行更直觀生動的介紹。

對最前沿的研究方向進展進行跟蹤，緊隨當前學術界和產業界的研究和應用趨勢，擴展了對RFID 的定位機制和行為感知機制的研究進展介紹，並對相應的研究思路和發展趨勢做了總結和思考。

增加新的篇章“實驗設計”，從RFID標籤識別、信號分析、定位以及移動感知機制等方面設計多組RFID實驗，啟發讀者能夠直觀、全面和深入理解RFID系統的設計原理和系統特性。具體包括四組認知型實驗（對RFID的基本原理和特性深入理解）和兩組探索型實驗（對RFID系統設計進行一些前瞻性的探索）。

1.

以二維碼方式提供了相關內容的多媒體鏈接，包括網頁、視頻等，對RFID 領域的前沿課題、應用案例、領域專家等進行更直觀生動的介紹。

2.

對最前沿的研究方向進展進行跟蹤，緊隨當前學術界和產業界的研究和應用趨勢，擴展了對RFID 的定位機制和行為感知機制的研究進展介紹，並對相應的研究思路和發展趨勢做了總結和思考。

3.

增加新的篇章“實驗設計”，從RFID標籤識別、信號分析、定位以及移動感知機制等方面設計多組RFID實驗，啟發讀者能夠直觀、全面和深入理解RFID系統的設計原理和系統特性。具體包括四組認知型實驗（對RFID的基本原理和特性深入理解）和兩組探索型實驗（對RFID系統設計進行一些前瞻性的探索）。

本書由南京大學計算機軟體新技術國家重點實驗室組織編寫。本書適合高等院校計算機、

第1篇 概述

第1章 RFID概述

1.1 自動識別技術

1.2 RFID的主要特點

1.3 RFID的核心技術

1.4 RFID的歷史與現狀

1.5 RFID的發展趨勢

1.6 RFID與物聯網

參考文獻

第2篇 感知識別

第2章 RFID系統組件原理

2.1 閱讀器

2.2 射頻標籤

2.3軟體系統組成

2.4 小結

思考題

參考文獻

第3章 RFID的無線通信原理

3.1 射頻頻譜與電磁信號傳輸

3.2 信號的電壓與能量

3.3 閱讀器信號的調製與復用

3.4 反向散射機制與標籤編碼

3.5 鏈路預算

3.6 天線增益與極化對傳輸範圍的影響

3.7 真實環境下的信號傳輸

3.8 小結

思考題

參考文獻

第3篇 協議

第4章 RFID的標籤識別協議

4.1 基於ALOHA的防衝突演演算法

4.2 基於二進位樹的防衝突演演算法

4.3 防衝突演演算法的性能分析

4.4 小結

思考題

參考文獻

第5章 超高頻RFID協議標準

5.1 EPCglobal Class 0

5.2 EPCglobal Class 1 Generation 1

5.3 EPCglobal Class 1 Generation 2

5.4 小結

思考題

參考文獻

第4篇 系統設計

第6章 系統設計的關鍵因素

6.1 應用系統配置

6.2 頻帶選擇

6.3 能量與通信範圍

6.4 鏈路的能量預算限制

6.5 衝突避免

6.6 標籤讀取的可靠性

6.7 標籤漏讀率

6.8 移動中的標籤讀取

6.9 小結

思考題

參考文獻

第7章 實際環境下系統性能的測試與分析

7.1 實際系統中的標籤識別演演算法

7.2 發射功率對系統性能的影響

7.3 天線輻射角度對系統性能的影響

7.4 距離對系統性能的影響

7.5 標籤部署密度對系統性能的影響

7.6 調整設備位置對系統性能的影響

7.7 影響標籤識別時間的因素

7.8 問題與啟發

7.9 小結

思考題

參考文獻

第5篇 實驗設計

第8章 實驗方案設計

8.1 實驗1：RFID標籤識別方案

8.2 實驗2：RFID標籤反射信號分析

8.3 實驗3：基於RFID的室內定位

8.4 實驗4：RFID標籤移動速度感知

8.5 實驗5：基於RFID的目標定位追蹤系統

8.6 實驗6：基於RFID的智能門禁

參考文獻

第6篇 研究進展

第9章 RFID標籤識別機制研究

9.1 基於ALOHA的防衝突演演算法研究拓展

9.2 基於二進位樹的防衝突演演算法研究拓展

9.3 複雜環境下的標籤識別問題

9.4 小結

思考題

參考文獻

第10章 RFID標籤輪詢機制研究

10.1 基本的輪詢機制

10.2 基於時隙ALOHA協議的輪詢機制

10.3 輪詢機制的應用研究

10.4 小結

思考題

參考文獻

第11章 基於RFID的定位機制研究

11.1 RFID定位技術的背景現狀及趨勢

11.2 RFID定位原理

11.3 當前RFID定位技術的分類詳解

11.4 小結

思考題

參考文獻

第12章 基於RFID的移動行為識別研究

12.1 移動行為識別概述

12.2 傳統的移動行為識別機制

12.3 基於RFID機制的移動行為識別

參考文獻

第13章 RFID的安全機制研究

13.1 RFID的安全現狀

13.2 RFID的安全及隱私問題

13.3 RFID的安全機制研究

13.4 小結

思考題

參考文獻

第7篇 應用與實踐

第14章 RFID的應用模式

14.1 RFID的技術特點及優勢

14.2 RFID的應用模式

14.3 小結

思考題

參考文獻

第15章 對RFID的新型應用模式進行研究與探索

15.1 以低成本方式提升現有應用模式

15.2 深度挖掘，探索創新的應用模式

15.3 小結

思考題

參考文獻

計算機科學發展到今天，我們已嘗到了太多甜頭，計算機思維的現實應用堅定了我們對物理世界的數字化進程，建立物理世界和信息世界的通道，加大人類對模擬量的數字化能力，從而提升數字世界的鏡像水平。這其間起到離散作用的關鍵設備，也可以說沙化工作的關鍵技術，就是物理世界和信息世界的介面技術。一個個射頻識別(RFID)標籤是否會是蒙特卡洛的一個個小球？大千世界會不會通過這一個個小球的隨機擊打，被沙化、數字化、建模、鏡像……