好书推荐——《RFID系统测试与应用实务》

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书名：《RFID系统测试与应用实务》
作者：刘禹
国际书号：ISBN 978-7-121-12035-0
版权字数：544千字
出版日期：2010-11
定价：46


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内容简介：本书基于RFID应用系统部署实际需求，对RFID系统测试技术进行了全面的介绍。主要包括RFID相关基础知识、标准化、空中接口协议详解、性能基准测试建模、性能基准测试方法学及系统实施和测试优化，还包括RFID系统人体电磁生物效应分析、RFID技术与物联网等内容。本书不仅对RFID系统测试的理论架构进行了系统的分析，同时侧重于工程实践，结合大量测试方法与实践以及相关无线频谱分析图，对RFID技术系统开发及应用中普遍存在的设备选型与部署等问题进行了详尽的解答。
读者对象：本书内容新颖丰富、翔实全面，兼备知识性、系统性、可读性、实用性和指导性，适合广大信息化工作者、相关专业师生，以及RFID行业技术人员阅读。
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目  录
第1章  RFID技术概述 1
1.1  RFID技术的发展历程 1
1.2  RFID系统组成及工作原理 4
1.2.1  RFID标签 5
1.2.2  读写器 5
1.2.3  天线 6
1.2.4  中间件 6
1.2.5  应用软件 6
1.2.6  RFID系统工作原理 6
1.2.7  RFID领域的关键技术 7
1.3  RFID分类方法 8
1.3.1  根据使用频率进行分类 8
1.3.2  根据交互原理进行分类 11
1.3.3  RFID标签分类 14
1.3.4  根据读写器和天线进行分类 14
1.3.5  根据安全算法进行分类 15
1.4  RFID典型应用概述 15
1.5  RFID基准测试 19
1.5.1  RFID基准测试的分类 19
1.5.2  RFID基准测试的挑战 20
1.5.3  RFID基准测试的价值 22
1.6  小结 22
参考文献 23
第2章  RFID技术基础 24
2.1  电磁波传播 24
2.1.1  电磁场基本定律和方程 24
2.1.2  电磁波的频谱 26
2.1.3  自由空间中的电波传播 28
2.2  编码、调制与多路复用 31
2.2.1  基带编码 31
2.2.2  数字调制技术 34
2.2.3  多路复用 38
2.3  反向散射 40
2.3.1  电磁波的散射 40
2.3.2  雷达基本原理 41
2.3.3  RFID系统的反向散射调制 42
2.4  RFID天线 44
2.4.1  天线基础 44
2.4.2  天线的特性参数 46
2.4.3  UHF频段RFID天线的种类 50
2.5  小结 53
参考文献 53
第3章  RFID标准与标准化 54
3.1  RFID标准和标准化工作概述 54
3.1.1  标准的种类和层级 54
3.1.2  RFID国际标准化机构 55
3.2  ISO相关标准化工作概述 55
3.2.1  ISO的RFID标准体系 55
3.2.2  空中接口通信协议标准 56
3.2.3  应用需求概要 57
3.2.4  数据内容标准 58
3.2.5  性能测试和一致性测试标准 58
3.2.6  实时定位系统 58
3.3  EPCglobal相关标准化工作概述 59
3.3.1  EPCglobal概述 59
3.3.2  EPCglobal的RFID标准体系 61
3.3.3  EPCglobal网络 63
3.3.4  EPCglobal标准和接口介绍 64
3.4  我国RFID标准化工作 69
3.5  小结 70
参考文献 71
第4章  RFID空中接口通信协议详解 72
4.1  ISO/IEC 18000-6C空中接口通信协议 72
4.1.1  ISO/IEC 18000-6C空中接口通信协议的基本要素 72
4.1.2  分析测试对象与方法 85
4.2  标签功能性测试 86
4.2.1  标签功能参考测试环境 86
4.2.2  标签频率范围 88
4.2.3  标签解调能力 94
4.2.4  标签占空比 96
4.2.5  标签导言信号 98
4.2.6  标签后向链路频率容限 101
4.2.7  标签后向链路时间参数T1 103
4.2.8  标签后向链路（读写器前向链路）时间参数T2 105
4.3  读写器功能性测试 108
4.3.1  读写器功能参考测试环境 108
4.3.2  读写器数据编码 110
4.3.3  读写器RF包络 111
4.3.4  读写器导言信号 112
4.3.5  读写器上电与下电波形 114
4.3.6  读写器时间参数T3 115
4.3.7  读写器时间参数T4 118
4.4  ISO/IEC 18000-6C协议访问流程测试分析 120
4.4.1  测试部署与方法 121
4.4.2  测试结果分析 121
4.5  小结 128
参考文献 128
第5章  RFID性能基准测试建模 129
5.1  RFID性能基准测试 129
5.2  基于无线射频原理的RFID性能评价标准 130
5.2.1  前向链路的激活 131
5.2.2  后向链路的解调 131
5.2.3  并发链路的可靠性 132
5.2.4  时序调度的效率 132
5.3  基于应用效果的RFID性能评价标准 132
5.3.1  识别范围 133
5.3.2  识读率 136
5.3.3  RFID标签反向散射强度 137
5.4  基于Petri网的RFID自动测试系统建模 138
5.4.1  Petri网的基本定义 139
5.4.2  结合RFID基准测试特点的Petri网 141
5.4.3  Petri网建模分析举例 144
5.5  小结 147
参考文献 148
第6章  RFID性能基准测试方法学研究 150
6.1  基准测试研究的三个阶段 150
6.2  测试方法学的研究内容 152
6.3  RFID基准测试系统结构 154
6.4  RFID基准测试系统设计 155
6.5  RFID标签基准测试需求分析 160
6.6  读写器基准测试需求分析 165
6.7  天线基准测试需求分析 170
6.8  RFID系统性能基准组合测试 172
6.9  小结 175
参考文献 176
第7章  RFID性能基准测试系统规划与实施 177
7.1  RFID基本测试环境 177
7.2  RFID基准测试仪器 183
7.2.1  频谱分析仪 183
7.2.2  矢量信号发生器 185
7.2.3  标准读写器信令单元 187
7.3  RFID基准测试工具 189
7.3.1  一维直线导轨 189
7.3.2  天线转台 190
7.3.3  基准测试龙门架（Gate） 190
7.3.4  测试辅助器件 191
7.4  RFID基准测试软件设计 193
7.4.1  架构设计 193
7.4.2  基准测试中间件设计 195
7.4.3  数据库设计 198
7.5  RFID性能基准测试的实施 201
7.5.1  RFID标签响应频率测试 201
7.5.2  RFID标签介质影响测试 204
7.5.3  RFID标签排列密度测试 207
7.5.4  RFID标签天线一致性测试 211
7.5.5  RFID标签芯片稳定性测试 214
7.5.6  RFID标签芯片功耗测试 217
7.5.7  读写器频谱表现测试 220
7.5.8  读写器接收灵敏度测试 221
7.5.9  读写器防碰撞能力测试 223
7.5.10  读写器抗邻道干扰测试 227
7.5.11  天线能量分布测试 230
7.5.12  天线频带增益测试 233
7.6  小结 235
参考文献 237
第8章  RFID基准测试优化设计 239
8.1  RFID基准测试的试验策略 240
8.1.1  输入/输出模型的刻画 240
8.1.2  RFID基准测试的三种试验策略 241
8.1.3  试验设计的三个基本原则 241
8.2  基准测试的误差分析 241
8.2.1  误差的基本概念 242
8.2.2  测试数据误差的统计检验 243
8.3  测试结果的影响显著性分析 245
8.3.1  单因子方差分析 245
8.3.2  双因子方差分析 246
8.4  基准测试的正交试验设计 248
8.4.1  正交试验设计概述 248
8.4.2  RFID组合测试正交试验设计举例 250
8.5  基准测试的响应面分析法 256
8.5.1  响应面设计方法 257
8.5.2  基于响应面分析的龙门架快速部署测试 258
8.6  小结 266
参考文献 267
第9章  RFID人体电磁生物效应分析 268
9.1  生物电磁学的理论基础 268
9.1.1  生物体电磁特性 268
9.1.2  射频和微波电磁场对人体健康的影响 269
9.1.3  射频电磁场的安全标准 271
9.2  电磁生物效应的常用研究方法 272
9.2.1  有限元法（FEM） 273
9.2.2  矩量法（MoM） 273
9.2.3  时域有限差分法（FDTD） 274
9.3  RFID系统的电磁生物效应建模 275
9.3.1  RFID系统的比吸收率计算方法 275
9.3.2  RFID系统人体生物电磁计算结果 277
9.4  小结 280
参考文献 280
第10章  构建物联网新世界 281
10.1  物联网概念 281
10.1.1  物联网的初级探索 281
10.1.2  物联网应用架构 284
10.1.3  物联网的感知能力 285
10.2  物联网核心技术 286
10.2.1  CPS：增强型感知终端 286
10.2.2  数据发现：数据的共享与追溯机制 288
10.2.3  公共服务平台：行业级数据管理与聚合中心 293
10.3  物联网典型应用 298
10.4  小结 304
参考文献 304
附录A  ISO SC-31的相关标准 305
A.1  ISO SC-31正式执行的标准 305
A.2  ISO SC-31正在制定的标准 311
A.3  ISO SC-31已经取消的标准 316
附录B  RFID基础技术专利 319
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前  言
    近年来物联网被视为全球经济复苏的技术引擎，世界上很多国家都在投入巨资建设物联网环境。简单来说，物联网可分为感知层、传输层和应用层，而射频识别（RFID）技术即为物联网感知层的核心技术之一。事实上，RFID作为一项新兴的自动识别技术，已在全球范围内广泛应用于生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书管理、身份标识、移动车辆的自动识别、运动计时、身份认证、智能交通、网络家电控制、门禁控制/电子门票、物流与供应链管理等众多领域，与人们的生产、生活息息相关。对RFID技术和RFID产品进行深入研究，不论对于国民经济发展还是对于国家安全都具有重要的意义。
物联网的实现前提之一是实现“普适环境下的信息获取”，而RFID标签就是一种普适计算的前端典型载体。在实际应用中，由于环境千差万别，系统的需求又不尽相同，RFID产品性能也受到无源器件的功能限制，内部和外部因素共存，给RFID系统的应用部署和设备选型带来了挑战。RFID测试技术是RFID应用的关键技术之一，为解决传统RFID应用部署中所遇到的可靠性、互操作性和一致性等问题提供了重要的参考依据。通过研究RFID测试方法，进而实施相关的RFID系统测试例程，特别是RFID性能基准测试例程，不仅可以协助使用者分析RFID设备在实际应用中出现的主要问题和影响因素，还能够为设备选型和部署提供指导依据，为大规模推广应用提供技术参考。由此可见，RFID测试技术作为RFID技术与产业链上的关键环节，对于提升RFID可靠性、推动RFID应用发展起到了重要作用。
正是基于上述理念，本书从分析环境因素和设备差异对RFID系统性能造成的影响出发，对RFID系统测试，特别是RFID性能基准测试进行详尽的介绍，以期使读者在RFID系统测试方面有一个清晰、全面的认识。
    本书内容可分为三部分。
第一部分对RFID系统开发与应用中的一些概念和关键技术进行介绍，包括第1章对RFID系统的简要概述、第2章RFID系统电磁学与通信基本原理，以及第3章RFID标准化。
第二部分从第4章至第8章，主要对RFID系统测试进行介绍。对于RFID应用与开发而言，理解和掌握RFID系统的“语言”—— 空中接口协议具有重要的意义，同时协议一致性测试也是设备测试的基础。因此，第4章基于实时频谱分析仪的测试结果，利用大量的无线频谱图对RFID空中接口协议的关键要素进行详尽分析，希望能够使读者对RFID系统底层通信机制有一个直观感性的认识。第5章主要讨论RFID性能基准测试建模，即解决实际应用中“测什么”的问题，从射频理论和应用需求两个方面给出测试指标的选取方法，并利用Petri网建立RFID性能测试的形式化模型。第6章介绍RFID性能基准测试方法学，实际上就是要解决“怎么测”的问题，并公开多个RFID性能基准测试方法。第7章则讨论RFID性能基准测试系统的构建，即明确“用什么测”。在第8章中，进一步基于试验设计给出RFID性能测试优化方法，即“如何更快地测”。
第三部分为第9章和第10章，其中第9章针对大众普遍关心的RFID系统生物电磁辐射效应进行分析，而第10章则对RFID技术与物联网的联系以及物联网核心技术进行介绍。
本书以RFID空中接口协议的详细分析、系统性能基准测试方法与应用系统部署与设备选型为主线，以国家863课题“射频识别基础测试技术研究及测试系统的开发”（2006AA04A103）的研究成果为核心内容，并汇总了我们在工作中所收集和整理的各类数据和经验而成。本书将基础理论与实践经验相结合，不仅给出了RFID性能基准测试的基本性理论框架，也解答了开发和应用过程中遇到的涉及RFID底层通信及系统选型等方面的实际问题，同时书中首次公开的RFID性能测试方法也可作为RFID工程师和架构师的参考。
本书第2章与第4章由关强编写，其余各章均由刘禹编写。书中参考了中国科学院自动化研究所RFID实验室曾隽芳、倪晚成、任禾、梁慧、刘怀达、程虹、朱智源、赵健、李一斌、田利梅、王宏伟、蒋灵都、王云灵等人的研究报告。另外，在本书的编写过程中，还参考了不少专家学者的著作与学术论文，在此一并表示最诚挚的谢意！
限于作者的水平，书中难免会有不足与错误之处，恳请广大读者与专家批评指正。