本书是依托中南大学国家级特色专业(物联网工程)的建设，结合国内物联网工程专业的教学情况编写的。本书从一个全新的体系介绍物联网RFID的原理与技术，全书分为三个部分，共12章，涉及从射频识别的“射频”(包括传输线理论、谐振电路、天线基础)，到射频识别的“识别”(包括RFID系统的读写器和电子标签，以及读写器与电子标签之间的通信技术：编码与调制技术、防碰撞技术和安全技术)，最后以“应用”结尾(包括RFID技术广泛应用的前提——标准化，基于RFID的典型物联网架构——EPC系统，以及RFID技术在四个不同领域的应用实例)。这三部分内容自底向上自成体系，不仅可以高屋建瓴地从全局角度掌握RFID技术，也可以方便地对每个具体的知识点进行深入的学习。
射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是一种利用射频信号在空间耦合实现无接触的信息传输，并通过所传输的信息自动识别目标对象的技术。RFID系统如同物联网的触角，使得自动识别物联网中的每一个物体成为可能，是构建物联网的基础。各高等院校也都将射频识别技术列为物联网工程等相关专业的核心课程，可见物联网RFID技术的重要性。
本书从一个全新的体系介绍物联网RFID的原理与技术。全书分为三个部分，共12章，从射频识别的“射频”，到射频识别的“识别”，最后以“应用”结尾。这三部分内容自底向上自成体系，不仅可以高屋建瓴地从全局角度掌握RFID技术，也可以方便地对每个具体的知识点进行深入的学习。
第一部分包含第1～3章，讲述射频识别中的“射频”部分。本书首次将射频电路知识（传输线理论、谐振电路和天线基础）作为射频识别的基础进行了介绍，这将使得没有射频电路基础的读者也可以很好地理解射频识别。
其中，第1章为传输线理论，介绍射频电路中的基本概念—传输线，这一章是本书中独立性最大的一章，读者可以根据实际情况决定是否学习本章内容。第2章为谐振电路，主要介绍串联谐振和并联谐振，是后续章节介绍RFID通信过程的理论基础。第3章为天线基础，介绍RFID系统常用的天线及天线的电参数。
第二部分包含第4～9章，讲述射频识别中的“识别”部分，重点介绍射频识别系统的主要组成部分（电子标签、读写器），以及读写器与电子标签的通信技术（编码与调制技术、防碰撞技术和安全技术）。
其中，第4章为物联网RFID系统概述，讲述RFID系统的基本概念和分类。第5章和第6章分别为电子标签和读写器，介绍它们的基本构成和工作原理。第7章介绍读写器与电子标签之间进行通信的重要步骤—编码与调制。第8章和第9章分别讲述RFID通信中的关键问题—防碰撞技术和安全技术。
第三部分包含第10～12章，讲述射频识别技术的应用。
其中，第10章为RFID标准，介绍RFID技术广泛应用的前提—标准化。第11章介绍物联网的典型架构—EPC系统，该系统可在RFID的基础上，构建一个全球互连的物联网。第12章介绍RFID在四个不同领域的典型应用实例。
本书在编写过程中力求深入浅出、重点突出、简明扼要，尽可能方便不同专业背景和知识层次的读者阅读。本书配套的课件资料可从华信教育资源网免费下载。
另外，本书部分内容参考了大量公开资料和网络上的资源，对他们的工作致以深切的谢意。需要指出的是，物联网工程专业是一个全新的专业，因此要编写一本完美的物联网RFID教材绝非易事。由于水平有限，书中难免存在疏漏或者错误，希望广大读者不吝赐教。如有任何建议、意见或者疑问，请及时联系作者，以期在后续版本中改进和完善。
编 者
2016年11月
高建良，男，中国科学院计算机系统结构专业博士，中南大学信息科学与工程学院副教授，中国计算机学会高级会员，长期从事物联网、计算机应用、大数据安全等方面的教学和科研工作。
第1章 传输线理论 （1）
1．1 认识传输线 （1）
1．1．1 长线的含义 （1）
1．1．2 传输线的构成 （2）
1．1．3 传输线举例 （2）
1．2 传输线等效电路表示法 （3）
1．3 传输线方程及传输线特征参数 （4）
1．3．1 一般传输线方程―基尔霍夫定律表示式 （5）
1．3．2 特性阻抗 （7）
1．3．3 传播常数 （8）
1．4 均匀无耗传输线工作状态分析 （8）
1．5 本章小结 （10）
思考与练习 （10）
第2章 谐振电路 （11）
2．1 串联谐振电路 （11）
2．1．1 串联谐振电路的谐振条件 （11）
2．1．2 串联谐振电路的谐振特性 （13）
2．1．3 串联谐振电路的谐振曲线和通频带 （16）
2．1．4 串联谐振电路的有载品质因数 （17）
2．1．5 串联谐振电路在RFID中的应用 （18）
2．2 并联谐振电路 （18）
2．2．1 并联谐振电路的组成 （18）
2．2．2 并联谐振电路的谐振条件 （19）
2．2．3 并联谐振电路的谐振特性 （19）
2．2．4 并联谐振电路的谐振曲线和通频带 （21）
2．2．5 并联谐振电路的有载品质因数 （21）
2．2．6 并联谐振电路在RFID中的应用 （22）
2．3 传输线谐振电路概述 （24）
2．4 本章小结 （24）
思考与练习 （26）
第3章 天线基础 （28）
3．1 天线概述 （28）
3．1．1 天线的定义 （28）
3．1．2 天线的分类 （29）
3．2 基本振子的辐射 （29）
3．2．1 电基本振子的辐射 （29）
3．2．2 磁基本振子的辐射 （31）
3．3 天线的电参数 （32）
3．3．1 天线的效率 （32）
3．3．2 输入阻抗 （33）
3．3．3 频带宽度 （33）
3．3．4 方向图 （33）
3．3．5 天线的增益 （35）
3．3．6 极化特性 （35）
3．4 RFID系统常用天线 （36）
3．4．1 对称振子天线 （36）
3．4．2 引向天线 （37）
3．4．3 微带天线 （38）
3．5 不同频段的RFID天线技术 （39）
3．5．1 低频和高频RFID天线技术 （39）
3．5．2 微波RFID天线技术 （40）
3．6 本章小结 （41）
思考与练习 （42）
第4章 物联网RFID系统概论 （43）
4．1 自动识别技术简介 （43）
4．1．1 条形码 （43）
4．1．2 生物特征识别技术 （45）
4．1．3 射频识别（RFID） （45）
4．2 射频识别系统组成 （47）
4．3 RFID系统的分类 （48）
4．4 RFID系统使用的频率 （50）
4．5 本章小结 （52）
思考与练习 （52）
第5章 电子标签 （53）
5．1 智能卡与电子标签 （53）
5．1．1 磁卡 （53）
5．1．2 IC卡 （54）
5．1．3 电子标签 （55）
5．2 电子标签的类别 （56）
5．2．1 工作方式类别 （56）
5．2．2 可读写性类别 （57）
5．2．3 工作频率类别 （58）
5．3 电子标签的组成结构 （60）
5．3．1 电子标签的天线 （60）
5．3．2 电子标签的芯片 （63）
5．4 电子标签的封装 （66）
5．4．1 电子标签的封装加工 （66）
5．4．2 电子标签的封装形式 （66）
5．5 一种典型的电子标签（S50卡） （69）
5．5．1 内部结构与工作过程 （69）
5．5．2 存储器组织与访问控制 （71）
5．6 RFID电子标签的问题及趋势 （73）
5．7 本章小结 （75）
思考与练习 （76）
第6章 RFID读写器 （77）
6．1 读写器的基本原理 （77）
6．1．1 读写器的基本功能 （77）
6．1．2 读写器的工作过程 （78）
6．2 读写器的基本构成 （79）
6．2．1 射频模块 （79）
6．2．2 逻辑控制模块 （81）
6．2．3 天线模块 （81）
6．3 读写器的结构形式 （82）
6．3．1 固定式读写器 （82）
6．3．2 便携式读写器 （84）
6．4 读写器管理技术 （85）
6．4．1 读写器管理协议 （85）
6．4．2 多读写器组网技术 （86）
6．4．3 读写器发展趋势 （87）
6．4 本章小结 （88）
思考与练习 （88）
第7章 编码与调制 （89）
7．1 RFID系统的通信过程 （89）
7．2 RFID信源编码方法 （91）
7．3 差错控制编码（信道编码） （95）
7．3．1 差错控制编码的相关概念 （95）
7．3．2 常用的差错控制编码 （96）
7．4 RFID系统调制方法 （101）
7．4．1 振幅键控 （102）
7．4．2 频移键控 （104）
7．4．3 相移键控 （105）
7．4．4 副载波调制 （106）
7．5 RFID系统的耦合方式与调制 （107）
7．5．1 电感耦合与负载调制 （108）
7．5．2 电磁反向散射耦合与调制 （110）
7．6 本章小结 （112）
思考与练习 （113）
第8章 RFID防碰撞技术 （114）
8．1 RFID系统中的碰撞与防碰撞 （114）
8．1．1 RFID系统中的碰撞 （114）
8．1．2 RFID系统中防碰撞算法分类 （115）
8．2 ALOHA算法 （117）
8．2．1 纯ALOHA算法 （118）
8．2．2 时隙ALOHA算法 （119）
8．2．3 帧时隙ALOHA算法 （120）
8．2．4 动态帧时隙ALOHA算法 （121）
8．3 二进制树形搜索算法 （122）
8．3．1 二进制树形搜索 （122）
8．3．2 动态二进制树形搜索 （127）
8．3．3 基于随机数和时隙的二进制树形搜索 （129）
8．4 本章小结 （131）
思考与练习 （131）
第9章 RFID系统的安全 （132）
9．1 RFID系统面临的安全攻击 （132）
9．2 RFID系统安全解决方案 （133）
9．2．1 物理方法 （134）
9．2．2 逻辑方法 （134）
9．3 智能卡的安全问题 （137）
9．3．1 影响智能卡安全的基本问题 （137）
9．3．2 物理安全 （138）
9．3．3 逻辑安全 （139）
9．4 本章小结 （142）
思考与练习 （142）
第10章 物联网RFID标准 （143）
10．1 RFID标准概述 （143）
10．1．1 RFID国际标准化机构 （143）
10．1．2 RFID标准体系 （145）
10．1．3 RFID标准多元化的原因 （146）
10．2 ISO/IEC的相关标准 （147）
10．2．1 ISO/IEC的标准体系 （147）
10．2．2 非接触式IC卡国际标准（ISO/IEC 14443） （147）
10．2．3 空中接口通信协议标准（ISO/IEC 18000） （153）
10．3 EPC的相关标准 （155）
10．3．1 EPCglobal的RFID标准体系 （155）
10．3．2 EPCglobal与ISO/IEC RFID标准之间的关系 （158）
10．4 本章小结 （159）
思考与练习 （160）
第11章 物联网的典型架构――EPC系统 （161）
11．1 RFID系统应用类型 （161）
11．1．1 开放式RFID系统 （162）
11．1．2 非开放式RFID系统 （162）
11．1．3 基于EPC的开放式RFID系统 （162）
11．2 EPC系统的组成 （163）
11．2．1 EPC系统与物联网 （163）
11．2．2 EPC系统构成 （164）
11．2．3 EPC系统的特点 （166）
11．3 EPC编码体系 （166）
11．3．1 EPC编码原则 （166）
11．3．2 EPC编码的结构 （167）
11．3．3 EPC编码的类型 （169）
11． 4 EPC信息网络系统 （171）
11．4．1 Savant中间件 （171）
11．4．2 对象名称解析服务 （172）
11．4．3 EPC信息服务 （175）
11．5 本章小结 （177）
思考与练习 （177）
第12章 RFID的应用实例 （178）
12．1 RFID在防伪领域的应用 （178）
12．1．1 RFID在票券防伪中的应用 （179）
12．1．2 RFID在贵重商品防伪中的应用 （180）
12．2 RFID在公共安全领域的应用 （183）
12．2．1 基于RFID技术的智能门禁系统 （183）
12．2．2 RFID在矿井安全中的应用 （184）
12．2．3 RFID在食品安全中的应用 （186）
12．3 RFID在医疗卫生领域的应用 （187）
12．3．1 RFID在医疗卫生行业中的应用概述 （188）
12．3．2 基于RFID技术的智能医护系统 （189）
12．4 RFID在智能交通领域的应用 （191）
12．4．1 基于RFID技术的不停车收费系统 （191）
12．4．2 基于RFID技术的智能公交系统 （193）
12．5 本章小结 （195）
思考与练习 （195）
参考文献 （196）
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