射頻識別技術原理與應用實例（RFID）

第1章  導論　1
1.1  自動識別技術簡介　1
1.1.1  自動識別技術的基本概念　1
1.1.2  自動識別技術的分類　2
1.1.3  常用識別技術的比較　10
1.2  RFID技術簡介　11
1.2.1  RFID技術概述　11
1.2.2  RFID技術的發(fā)展歷史　12
1.2.3  RFID應用現(xiàn)狀　13
1.2.4  RFID技術的應用領域　14
1.2.5  RFID技術的市場展望　16
第2章  RFID技術的工作原理　18
2.1  RFID系統(tǒng)技術基礎　18
2.1.1  RFID系統(tǒng)的構成　18
2.1.2  基本工作流程　19
2.2  RFID系統(tǒng)工作的物理學原理　20
2.2.1  相關的電磁場基本理論　20
2.2.2  數(shù)據(jù)傳輸原理　21
2.2.3  反向散射調(diào)制的能量傳輸　22
2.3  RFID系統(tǒng)的特點　23
2.4  RFID系統(tǒng)的分類　24
2.4.1  按照工作方式進行分類　25
2.4.2  按照電子標簽的數(shù)據(jù)量進行分類　25
2.4.3  按照數(shù)據(jù)載體進行分類　25
2.4.4  按照能量供應進行分類　26
2.4.5  按照工作頻率進行分類　26
2.4.6  按照耦合類型進行分類　26
2.4.7  按照信息注入方式進行分類　27
2.4.8  按照技術實現(xiàn)手段進行分類　27
2.4.9  按照頻率和作用距離進行分類　28
2.4.10  按照系統(tǒng)特征進行分類　29
2.5  RFID系統(tǒng)的選擇　29
第3章  RFID讀寫器　31
3.1  讀寫器的功能　31
3.2  讀寫器的基本組成　32
3.2.1  讀寫器的結構　32
3.2.2  基本功能　33
3.3  讀寫器的工作方式　34
3.4  讀寫器的指令　34
3.5  讀寫器的種類　37
3.5.1  固定式讀寫器　37
3.5.2  OEM讀寫器　37
3.5.3  工業(yè)讀寫器　37
3.5.4  便攜式讀寫器　38
3.5.5  發(fā)卡機　39
3.6  讀寫器天線　39
3.6.1  讀寫器天線簡介　39
3.6.2  讀寫器天線的結構　39
3.6.3  讀寫器天線的連接　40
3.7  讀寫器的發(fā)展趨勢　41
第4章  RFID電子標簽　43
4.1  電子標簽的功能　43
4.2  電子標簽的基本組成　44
4.3  電子標簽的種類和特點　44
4.3.1  按照供電方式進行分類　44
4.3.2  按照工作方式進行分類　44
4.3.3  按照讀寫方式進行分類　45
4.3.4  按照工作頻率進行分類　45
4.3.5  按照作用距離進行分類　46
4.4  電子標簽的封裝　47
4.4.1  封裝材質(zhì)　47
4.4.2  封裝形式　48
4.4.3  封裝加工方法　49
4.5  電子標簽的天線　50
4.6  1比特系統(tǒng)　51
4.6.1  射頻法　52
4.6.2  微波法　52
4.6.3  分頻器法　53
4.6.4  電磁法　54
4.7  表面波電子標簽　54
4.8  電子標簽的發(fā)展趨勢　55
第5章  RFID系統(tǒng)的編碼、調(diào)制與解調(diào)　57
5.1  基帶中的編碼　58
5.2  調(diào)制與解調(diào)　60
5.3  模擬調(diào)制　62
5.3.1  幅度調(diào)制　62
5.3.2  模擬調(diào)頻　64
5.4  數(shù)字調(diào)制　66
5.4.1  二進制振幅鍵控　66
5.4.2  二進制移頻鍵控　69
5.4.3  二進制移相鍵控　72
5.4.4  二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較　74
5.4.5  使用副載波的調(diào)制法　75
第6章  射頻數(shù)據(jù)的完整性　77
6.1  RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護與校驗　77
6.1.1  差錯控制　78
6.1.2  常用的差錯控制方法　80
6.2  性能指標　85
6.2.1  干擾與抗干擾　85
6.2.2  主要性能指標　85
6.3  多路存取法——反碰撞算法　86
6.3.1  頻分多路(FDMA)法　87
6.3.2  空分多路(SDMA)法　88
6.3.3  時分多路(TDMA)法　89
6.3.4  碼分多路(CDMA)法　90
6.4  反碰撞算法舉例　90
6.4.1  ALOHA法　90
6.4.2  時隙ALOHA法　92
6.4.3  動態(tài)時隙ALOHA法　92
6.4.4  二進制搜索算法　93
6.4.5  動態(tài)二進制搜索算法　97
第7章  射頻數(shù)據(jù)的安全性　99
7.1  射頻識別應用系統(tǒng)的安全分析　99
7.1.1  無線通信網(wǎng)絡中的不安全因素　99
7.1.2  RFID信息系統(tǒng)的安全性分析　100
7.1.3  以太網(wǎng)傳輸時的安全性分析　101
7.2  密碼學技術原理　101
7.2.1  密碼學的理論基礎　101
7.2.2  常見的密鑰算法體制　103
7.3  射頻識別系統(tǒng)的加密機制　106
7.3.1  射頻識別系統(tǒng)的保密機制　106
7.3.2  射頻識別系統(tǒng)的安全設計　106
7.4  RFID芯片的攻擊技術分析及安全設計策略　111
7.4.1  RFID存在的安全隱患　111
7.4.2  RFID芯片攻擊技術及應對措施　112
7.4.3  EPC第二代RFID標準強化的安全功能　116
第8章  頻率范圍和使用標準　117
8.1  電磁波頻段　117
8.2  頻率范圍與應用范圍　118
8.2.1  頻率范圍9～135kHz　118
8.2.2  頻率范圍6.765～6.795MHz　118
8.2.3  頻率范圍13.553～13.567MHz　119
8.2.4  頻率范圍26.565～27.405MHz　119
8.2.5  頻率范圍40.660～40.700MHz　119
8.2.6  頻率范圍430～440MHz　119
8.2.7  頻率范圍868～870MHz　120
8.2.8  頻率范圍902～928MHz　120
8.2.9  頻率范圍2.400～2.4835GHz　120
8.2.10  頻率范圍5.725～5.875GHz　120
8.2.11  頻率范圍24.00～24.25GHz　120
8.3  電感耦合射頻識別系統(tǒng)的頻率選擇　120
8.4  允許使用的國際標準　121
8.4.1  CEPT/ERC 70-03歐洲郵政、電信會議/電子研究中心　121
8.4.2  EN 300330：9kHz～25MHz　122
8.4.3  EN 300220-1和EN 300220-2　122
8.4.4  EN 300440　123
第9章  RFID技術的標準化　124
9.1  RFID標準現(xiàn)狀　124
9.1.1  國際現(xiàn)狀　124
9.1.2  國內(nèi)現(xiàn)狀　125
9.1.3  RFID中國標準的三大難題　126
9.2  主要標準組織　126
9.2.1  EPC Global　127
9.2.2  Ubiquitous ID Center(UID)　128
9.2.3  ISO/IEC　128
9.2.4  AIM和IP-X　129
9.3  RFID標準體系結構　129
9.3.1  RFID標準體系結構　129
9.3.2  RFID技術標準基本結構　129
9.3.3  RFID應用標準基本結構　130
9.4  RFID標準類別及其簡介　130
9.4.1  電子產(chǎn)品編碼標準　131
9.4.2  通信標準　131
9.4.3  頻率標準　132
9.4.4  應用標準　132
9.5  常用的國際標準　132
9.5.1  動物識別——國際標準ISO 11784、ISO 11785、ISO 14223　133
9.5.2  非接觸智能卡——國際標準ISO 10536、ISO 14443、ISO 15693　135
9.5.3  工具和具夾用的數(shù)據(jù)載體——國際標準DIN/ISO 69873　148
9.5.4  集裝箱識別——國際標準ISO 10374　148
9.5.5  貨物安全系統(tǒng)——德國工程師協(xié)會規(guī)范VDI 4470　149
9.5.6  道路交通——國際標準ISOTC 204　149
9.5.7  包裝——國際標準ISOTC 122　150
9.5.8  自動識別——國際標準ISO/IECJTC1SC 31　150
9.5.9  項目管理——國際標準ISO/IEC 18000　150
第10章  RFID應用系統(tǒng)　155
10.1  基本技術參數(shù)　155
10.1.1  工作頻率　155
10.1.2  作用距離　155
10.1.3  數(shù)據(jù)傳輸速率　156
10.1.4  安全要求　156
10.1.5  存儲容量　156
10.1.6  RFID系統(tǒng)的連通性　157
10.1.7  多標簽同時識讀性　157
10.1.8  標簽的封裝形式　157
10.2  運行環(huán)境與接口方式　157
10.2.1  運行環(huán)境　157
10.2.2  接口方式　157
10.2.3  接口軟件　159
10.3  射頻識別技術中的隱私安全問題及策略　159
10.3.1  RFID技術應用中的安全問題及策略　159
10.3.2  RFID技術中的隱私問題　160
10.3.3  RFID技術中個人隱私保護措施　161
10.3.4  隱私安全對電子標簽應用前景的影響　162
10.4  RFID器件選擇　162
10.4.1  選擇RFID讀寫器的正確策略　162
10.4.2  選擇與配置RFID中的射頻天線　164
10.5  RFID項目實施的四個階段　165
10.5.1  第一階段：起步　166
10.5.2  第二階段：測試和驗證　167
10.5.3  第三階段：試點實施　169
10.5.4  第四階段：實施　170
10.6  企業(yè)采用RFID技術實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)對接的七個步驟　171
10.7  RFID應用系統(tǒng)發(fā)展趨勢　173
10.7.1  發(fā)展趨勢　173
10.7.2  RFID相關專利分析　173
10.7.3  我國RFID相關專利列表(1997-2004/06)　174
第11章  RFID在交通領域中的應用　178
11.1  遠距離射頻識別系統(tǒng)　178
11.1.1  遠距離射頻識別系統(tǒng)的基本工作原理　178
11.1.2  技術特性　179
11.1.3  廣泛的應用領域　179
11.2  AKT2000智能停車場管理系統(tǒng)　180
11.2.1  概述　180
11.2.2  功能介紹　181
11.2.3  系統(tǒng)設計　185
11.3  杰訊公路射頻識別不停車收費系統(tǒng)　187
11.3.1  不停車收費系統(tǒng)的應用背景　187
11.3.2  無源射頻標簽的優(yōu)勢　188
11.3.3  射頻識別不停車收費系統(tǒng)的構成　188
11.3.4  射頻識別不停車收費系統(tǒng)的工作原理和流程　189
11.4  高速公路聯(lián)網(wǎng)收費與組合式電子收費系統(tǒng)　190
11.4.1  電子收費系統(tǒng)發(fā)展必須面對的人工聯(lián)網(wǎng)收費環(huán)境　191
11.4.2  組合式電子收費系統(tǒng)技術方案　191
11.4.3  組合式電子收費系統(tǒng)提供的服務功能及其優(yōu)點　192
11.5  車輛自動識別系統(tǒng)移動站及其在城市交通監(jiān)管中的應用　193
11.5.1  車輛自動識別系統(tǒng)移動站的功能　193
11.5.2  AVI系統(tǒng)移動站的組成　193
11.5.3  AVI系統(tǒng)移動站的工作原理　194
11.5.4  AVI系統(tǒng)移動站的配置選擇　196
11.6  基于RFID技術的智能稱重管理系統(tǒng)　196
11.6.1  系統(tǒng)總體結構　197
11.6.2  系統(tǒng)運行過程　199
11.7  基于RFID技術的公交車車站自動識別自動報站系統(tǒng)　199
11.7.1  系統(tǒng)硬件結構　200
11.7.2  系統(tǒng)軟件原理　201
11.7.3  系統(tǒng)的特點　202
11.8  基于RFID技術的列車運行控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計與實現(xiàn)　202
11.8.1  系統(tǒng)的構成和原理　203
11.8.2  系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀　203
11.8.3  優(yōu)化設計與實現(xiàn)　204
11.9  RFID在城市智能公共交通系統(tǒng)中的應用　207
11.9.1  國內(nèi)外城市智能公共交通系統(tǒng)現(xiàn)狀　207
11.9.2  城市公共汽車自主定位系統(tǒng)　207
11.9.3  系統(tǒng)設計　208
11.9.4  應用前景　210
11.10  基于RFID技術的車輛數(shù)字化網(wǎng)絡管理系統(tǒng)　210
11.10.1  系統(tǒng)組成與結構　210
11.10.2  系統(tǒng)的特點　212
第12章  RFID在物流管理中的應用　214
12.1  RFID在物流管理中的應用概述　214
12.2  RFID系統(tǒng)在物流配送中心的應用　215
12.2.1  傳統(tǒng)物流配送中心存在的問題　215
12.2.2  物流配送中心模型簡介　216
12.2.3  RFID物流管理配送中心設計　217
12.2.4  RFID配送中心管理信息系統(tǒng)的意義　219
12.3  RFID在倉庫自動化管理上的應用　221
12.3.1  企業(yè)如何選擇倉庫自動化　221
12.3.2  RFID技術在倉庫管理中的應用　223
12.4  RFID技術在集裝箱運輸管理中的應用　226
12.4.1  射頻識別技術簡介　226
12.4.2  RFID技術的應用現(xiàn)狀　226
12.4.3  RFID在集裝箱運輸管理上的應用　226
12.5  海關物流監(jiān)控系統(tǒng)建設案例　229
12.5.1  系統(tǒng)建設目標　229
12.5.2  系統(tǒng)設計原則　230
12.5.3  系統(tǒng)總體結構圖　230
12.5.4  系統(tǒng)建設的意義　231
第13章  RFID在安全防偽上的應用　232
13.1  數(shù)字化安防簡介　232
13.1.1  數(shù)字化安防的基本概念　232
13.1.2  安防科技面臨的挑戰(zhàn)　232
13.1.3  RFID安防解決方案　233
13.1.4  數(shù)字化安防的意義　237
13.2  RFID開放式出入口門禁控制系統(tǒng)　237
13.2.1  出入口控制系統(tǒng)——數(shù)字化安防技術的代表　237
13.2.2  RFID開放式門禁系統(tǒng)　238
13.3  基于RFID的會議報到系統(tǒng)　241
13.3.1  RFID系統(tǒng)　241
13.3.2  會議報到系統(tǒng)的特點和組成　242
13.3.3  會議報到管理控制軟件的實現(xiàn)　242
13.4  電子門票管理系統(tǒng)　243
13.4.1  采用電子門票管理系統(tǒng)的必要性　243
13.4.2  電子門票與傳統(tǒng)門票的區(qū)別　244
13.4.3  電子門票系統(tǒng)的技術原理及組成　244
13.4.4  電子門票系統(tǒng)的功能　245
13.4.5  電子門票系統(tǒng)的其他功能　246
13.4.6  系統(tǒng)主要設備及特性　246
13.5  基于GPS、RFID的汽車防盜系統(tǒng)設計　247
13.5.1  常見的汽車防盜措施　247
13.5.2  GPS、RFID技術原理　248
13.5.3  基于RFID技術的車輛自動識別系統(tǒng)(AVI)　249
13.5.4  基于AVI和GPS的防盜網(wǎng)絡　249
13.6  RFID在防偽領域的應用　250
13.7  RFID在酒類防偽中的應用　252
13.7.1  酒類假冒產(chǎn)品現(xiàn)狀　252
13.7.2  酒類防偽技術的適應性　253
13.7.3  酒類選擇防偽技術的幾個關鍵環(huán)節(jié)　253
13.7.4  防偽瓶蓋功能及效果的比較　254
13.7.5  基于RFID技術的酒類防偽系統(tǒng)　255
第14章  RFID在公共管理領域中的應用　257
14.1  華東電力大樓智能一卡通系統(tǒng)　257
14.1.1  一卡通系統(tǒng)的選型　257
14.1.2  一卡通系統(tǒng)的結構　258
14.1.3  一卡通系統(tǒng)的實際應用情況　261
14.1.4  一卡通系統(tǒng)設計、施工和運行管理中的經(jīng)驗得失　263
14.2  城市流動人口IC卡管理系統(tǒng)　263
14.2.1  城市流動人口IC卡管理的可觀需求　263
14.2.2  設計總目標與總原則　264
14.2.3  系統(tǒng)組成　265
14.2.4  系統(tǒng)設備　265
14.2.5  系統(tǒng)操作分析　266
14.2.6  系統(tǒng)軟件設計　266
14.2.7  系統(tǒng)的安全性保障　267
14.2.8  系統(tǒng)升級構想　267
14.3  電子IC卡考勤智能管理系統(tǒng)解決方案　268
14.3.1  系統(tǒng)結構　268
14.3.2  系統(tǒng)的主要功能　269
14.3.3  設備選型及費用　270
14.4  城市自來水公司IC卡水表收費管理方案　271
14.4.1  項目需求　271
14.4.2  城市范圍實施IC卡水表改造的技術要求　273
14.4.3  城市自來水公司IC卡水表項目實施辦法　274
14.4.4  IC卡水表開發(fā)進度　275
14.5  基于RFID技術的預付費電度表　275
14.5.1  射頻識別部分工作原理　275
14.5.2  預付費電度表的系統(tǒng)結構　276
14.5.3  系統(tǒng)的工作原理　277
14.5.4  系統(tǒng)軟件設計　278
14.6  基于RFID技術的新型超市　278
14.6.1  新型超市的構成　279
14.6.2  新型超市的運行　280
14.6.3  前景意義　281
第15章  RFID在醫(yī)療行業(yè)的應用　282
15.1  RFID在醫(yī)療行業(yè)應用的重要性　282
15.2  RFID在醫(yī)療行業(yè)應用的主要方面　284
15.2.1  醫(yī)療監(jiān)護的應用　284
15.2.2  新生兒標識管理應用　286
15.2.3  醫(yī)院接觸史追蹤管制應用　287
15.2.4  醫(yī)藥供應鏈的管理應用　288
15.3  RFID在血液管理方面的應用　288
15.3.1  血液管理業(yè)務分析　289
15.3.2  RFID在血液管理方面的應用　289
15.4  英特爾助力南海衛(wèi)生局實現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)療　291
15.4.1  項目背景　291
15.4.2  需求分析　292
15.4.3  方案思路　292
15.4.4  項目效果　294
15.4.5  商業(yè)價值　294
第16章  RFID在礦井管理上的應用　295
16.1  RFID技術在煤礦安全生產(chǎn)管理中的應用　295
16.1.1  系統(tǒng)的工作原理　295
16.1.2  系統(tǒng)的功能　295
16.1.3  系統(tǒng)的特點　297
16.2  基于RFID技術的煤礦安全智能化監(jiān)控系統(tǒng)　297
16.2.1  射頻識別技術簡介　298
16.2.2  系統(tǒng)功能設計　298
16.2.3  系統(tǒng)組成與結構　299
16.2.4  系統(tǒng)的特點　301
16.3  杰訊RFID礦井井下人員管理系統(tǒng)　301
16.3.1  系統(tǒng)組成及結構　302
16.3.2  井下人員檢測系統(tǒng)設計原則　302
16.3.3  系統(tǒng)工作原理　303
16.3.4  性能指標　303
16.3.5  系統(tǒng)特點　304
16.3.6  系統(tǒng)功能　304
16.4  一種采用RFID技術實現(xiàn)的巡檢記錄儀　305
16.4.1  巡檢記錄儀的原理電路及工作流程　305
16.4.2  單片機的軟件設計　306
第17章  RFID在工業(yè)中的應用　308
17.1  RFID在汽車生產(chǎn)線上的應用　308
17.1.1  RFID系統(tǒng)的結構　308
17.1.2  RFID在汽車生產(chǎn)線上的應用　308
17.2  數(shù)控加工中刀具射頻識別技術的實現(xiàn)　311
17.2.1  系統(tǒng)構架　311
17.2.2  軟件實現(xiàn)　312
17.3  射頻識別技術在輪軸車間管理系統(tǒng)中的應用　314
17.3.1  射頻識別技術原理及應用分析　314
17.3.2  系統(tǒng)結構　315
17.4  基于射頻識別技術的零件分揀系統(tǒng)　316
17.4.1  系統(tǒng)的總體布局　317
17.4.2  系統(tǒng)分揀原理　317
17.4.3  系統(tǒng)特點　319
17.5  RFID技術在焦化三大機車自動控制中的應用　319
17.5.1  焦化機車控制工藝簡介　320
17.5.2  RFID技術簡介及選型依據(jù)　321
17.5.3  機車控制系統(tǒng)　321
17.6  RFID技術在爐號識別與對位連鎖保護系統(tǒng)中的應用　323
17.6.1  射頻爐號識別技術　323
17.6.2  焦爐爐號識別與三車對位連鎖保護系統(tǒng)構成　324
17.6.3  系統(tǒng)功能　325
17.7  基于RFID數(shù)據(jù)終端的電力設備巡檢系統(tǒng)　326
17.7.1  巡檢系統(tǒng)結構　326
17.7.2  巡檢系統(tǒng)功能　327
17.7.3  系統(tǒng)安全性　327
17.8  900M RFID在玩具制造業(yè)中的應用　328
17.8.1  RFID系統(tǒng)設計方案　328
17.8.2  RFID標簽讀寫器　328
17.8.3  RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理　330
17.9  基于射頻識別技術的氣瓶電子標簽系統(tǒng)　330
17.9.1  系統(tǒng)結構　331
17.9.2  硬件設計　331
17.9.3  程序設計　333
17.10  RFID技術在產(chǎn)品包裝上的應用　334
17.11  RFID在日本出版行業(yè)應用的可行性試驗　335
17.11.1  日本出版行業(yè)現(xiàn)狀和課題　336
17.11.2  出版?zhèn)}庫流通協(xié)議會的IC標簽引進試驗　337
17.11.3  JPO的IC標簽驗證試驗　342
17.12  RFID技術在郵政生產(chǎn)相關領域應用的可行性探討　346
17.12.1  郵件標識的發(fā)展過程　346
17.12.2  當前郵政內(nèi)部郵件作業(yè)模式分析　346
17.12.3  RFID技術應用于郵政的可行性探討　347
第18章  RFID在食品安全中的應用　351
18.1  RFID在食品安全中的應用分析　351
18.2  基于電子標簽的奶牛管理系統(tǒng)　354
18.2.1  乳牛業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀　354
18.2.2  存在的問題　355
18.2.3  系統(tǒng)的主要內(nèi)容　356
18.2.4  需求分析　358
18.2.5  系統(tǒng)建議方案　359
18.3  RFID在蔬菜供應鏈中的應用研究　364
18.3.1  RFID技術在蔬菜供應鏈中的應用　364
18.3.2  RFID技術應用于蔬菜供應鏈上存在的問題　366
18.4  RFID應用于上海禽流感監(jiān)控　366
第19章  RFID在運動休閑中的應用　369
19.1  射頻識別技術在自動計時系統(tǒng)中的應用　369
19.2  基于RFID技術的馬拉松自動識別計時系統(tǒng)的結構　369
19.3  馬拉松自動識別計時子系統(tǒng)(采集子系統(tǒng))的控制程序　371
附錄  RFID常見英文術語解釋　373
參考文獻　376