典型物联网环境下RFID防碰撞及动态测试关键技术:理论与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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俞晓磊 著

图书标签:

• 物联网
• RFID
• 防碰撞算法
• 动态测试
• 无线通信
• 射频识别
• 嵌入式系统
• 数据采集
• 智能感知
• 应用研究

店铺： 智博天恒图书专营店

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030463623

商品编码：29370810976

包装：平装

出版时间：2015-12-01

图书基本信息
图书名称	典型物联网环境下RFID防碰撞及动态测试关键技术:理论与实践
作者	俞晓磊
定价	78.00元
出版社	科学出版社有限责任公司
ISBN	9787030463623
出版日期	2015-12-01
字数
页码
版次	31
装帧	平装
开本
商品重量	0.4Kg

内容简介

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文摘

序言

深入解析物联网通信安全与性能保障的基石 随着物联网（IoT）技术的飞速发展，各类终端设备以前所未有的速度连接并涌入互联网络，为社会生产和生活带来了巨大的便利。然而，这种海量的设备接入和信息交互也带来了新的挑战，尤其是在无线通信领域。在众多的物联网通信技术中，射频识别（RFID）以其非接触、可穿透、容量大等优势，在物流追踪、资产管理、零售、医疗保健等诸多领域展现出巨大的应用潜力。RFID技术的核心在于通过无线电波识别和追踪附着在物体上的电子标签。然而，当多个RFID标签同时被读取器扫描时，就会不可避免地发生信号冲突，即“碰撞”现象。这种碰撞会导致读取器无法准确识别所有标签，从而严重影响RFID系统的整体性能和可靠性。因此，有效解决RFID防碰撞问题，并在此基础上建立一套完善的动态测试方法，是构建稳定、高效、安全的物联网通信体系的关键所在。 本书旨在深入探讨在典型的物联网环境下，RFID防碰撞技术和动态测试所涉及的关键理论与实践问题。我们将从RFID技术的基础原理出发，逐步深入到各种主流的防碰撞算法的设计思想、实现机制及其优缺点。同时，结合物联网应用的实际场景，分析不同环境下RFID防碰撞技术的适用性和局限性，并提出相应的优化策略。此外，本书还将重点关注RFID系统性能的动态评估方法，包括如何设计科学的测试用例、构建真实的测试环境、采集和分析测试数据，以及如何依据测试结果优化系统设计和部署。 第一部分：RFID防碰撞技术的核心理论与算法解析 第一章 RFID技术基础与通信模型 本章将首先为读者勾勒出RFID技术的基本轮廓，包括其工作原理、主要组成部分（标签、读取器、天线、中间件）以及RFID的分类（如低频、高频、超高频，主动式与被动式）。我们将详细阐述RFID标签与读取器之间通过射频信号进行通信的物理过程，以及其在物联网应用中扮演的角色。在此基础上，本章将重点引入RFID系统中“碰撞”现象的产生机理。通过分析电磁波的叠加效应、信号编码方式以及读取器扫描周期等因素，清晰地解释为何当多个标签同时响应时，信号会相互干扰，导致数据丢失或解析错误。理解碰撞的根源，是后续深入研究防碰撞算法的基础。 第二章 经典RFID防碰撞算法原理剖析 本章将聚焦于RFID领域最核心的防碰撞技术，对现有主流的算法进行系统性的梳理和深入的剖析。我们将从时间域和频域两个维度，介绍各种防碰撞策略。 基于查询（Query-based）的算法： 这类算法的核心是通过读取器发送一系列带有特定模式的查询指令，引导标签以有序的方式响应。我们将重点讲解： Aloha类算法： 从经典的随机Aloha算法出发，分析其在RFID场景下的演进，如Slotted Aloha、Tree-based Aloha（如Binary Tree、Eternally Flat Binary Tree）。我们将详细解释这些算法如何通过划分时隙、二叉树分裂等机制，逐步排除冲突的标签，最终实现单标签识别。对于每种算法，我们将分析其时间复杂度、空间复杂度、识别效率以及对标签数量的适应性，并讨论其在不同物联网应用场景下的优劣势。 确定性算法： 探讨一些无需随机性即可实现高效防碰撞的算法，例如基于编码的设计（如Q-algorithm的变种）以及一些基于组合数学原理的算法。我们将分析其工作流程、性能指标，并对比其与Aloha类算法的差异。 基于空间划分的算法： 介绍利用RFID系统的空间布局和天线分区的思想来减少碰撞的技术。虽然在典型物联网应用中，空间划分可能受到部署灵活性的限制，但理解其原理有助于我们认识到多角度解决问题的可能性。 第三章 物联网环境下RFID防碰撞技术的优化与演进 本章将进一步拓展，结合物联网应用的具体特点，探讨如何对经典RFID防碰撞算法进行优化和改进。 动态参数调整： 分析物联网环境中标签数量和密度可能随时间变化的特点，提出动态调整防碰撞算法参数（如Aloha算法中的时隙数量K值、Tree-based算法的层级深度）的策略。我们将讨论如何根据实时的碰撞率或标签响应情况，自适应地调整算法参数，以最大化识别效率。 协同与分布式防碰撞： 探讨在多读取器协同工作的物联网场景下，如何设计分布式防碰撞策略，避免不同读取器之间的相互干扰，以及如何通过读取器之间的信息共享来优化整体防碰撞效果。 轻量级与低功耗防碰撞： 考虑到物联网设备通常对功耗和计算能力有严格要求，本章将关注如何设计轻量级的防碰撞算法，减少标签端的计算负担和通信开销，使其更适合部署在资源受限的RFID标签上。 机器学习与AI在防碰撞中的应用： 展望利用机器学习和人工智能技术，通过学习历史通信数据，预测标签分布和通信模式，从而优化防碰撞策略的可能性。例如，预测性调度、智能参数选择等。 第二部分：RFID系统性能的动态测试方法与实践 第四章 物联网RFID系统性能评估的关键指标 在深入探讨测试方法之前，本章将首先定义一套全面且实用的RFID系统性能评估指标体系。我们将从多个维度考量系统的表现： 识别率（Identification Rate）： 这是最核心的指标，表示在一次扫描周期内，成功识别到的标签数量与实际存在的标签总数之比。我们将讨论影响识别率的因素，如碰撞程度、信号强度、环境干扰等。 识别速度/吞吐量（Identification Speed/Throughput）： 指单位时间内读取器能够成功识别到的标签数量。这对于需要快速盘点或实时追踪的应用至关重要。 响应延迟（Response Latency）： 指从读取器发出查询到标签响应所需的时间。在需要实时反馈的应用中，低延迟是关键。 系统稳定性与可靠性： 评估系统在长时间运行、不同环境条件下的表现是否稳定，以及发生故障的频率。 误读率（False Read Rate）与漏读率（Missed Read Rate）： 分析可能出现的错误识别（将一个标签识别为另一个）和未能识别到的情况，及其对应用带来的潜在影响。 功耗与资源占用： 尤其对于有源RFID标签和低功耗读取器，功耗是重要的考量因素。 第五章 动态测试环境的构建与仿真 为了准确评估RFID系统的防碰撞性能和整体可靠性，构建一个能够模拟真实物联网应用场景的测试环境至关重要。本章将详细介绍： 硬件平台搭建： RFID读取器与天线选型： 根据不同的应用场景（如工业自动化、仓储管理、人员追踪），选择合适的读取器型号和天线类型（如平板天线、圆极化天线）。 RFID标签的仿真与部署： 如何准备不同数量、不同类型（如不同存储容量、不同工作频率）的RFID标签。讨论标签的物理布局策略，模拟真实场景下的密集部署、稀疏分布、运动物体等情况。 环境模拟设备： 介绍如何模拟金属、液体、电磁干扰源等可能影响RFID信号传播的常见环境因素。 软件仿真平台： 仿真工具介绍： 推荐并介绍一些主流的RFID仿真软件（如Simulink、MATLAB的RFID工具箱、Open-source RFID Simulators等），分析其在模拟碰撞、信道衰减、多径效应等方面的能力。 仿真场景设计： 如何在仿真环境中设计具体的测试场景，例如模拟仓库的货架布局、生产线上的工件流转、人员密度较高的区域等。 参数配置与调优： 在仿真平台上，如何针对不同的防碰撞算法、不同的标签数量和分布，进行参数配置和精细化调优，以探索最佳的算法组合和参数设置。 第六章 动态测试用例设计与执行 本章将聚焦于如何设计一套科学、全面、具有代表性的动态测试用例，并指导如何执行这些测试。 测试用例的设计原则： 强调测试用例应覆盖不同标签数量（从少量到大量）、不同标签密度、不同运动速度（针对移动标签）、不同工作模式（如连续扫描、间歇扫描）以及不同环境干扰下的场景。 典型测试场景举例： 高密度静态标签盘点： 模拟一个货架或一个区域内密集堆放大量RFID标签，测试防碰撞算法在极端情况下的识别能力。 移动目标追踪： 模拟带有RFID标签的物体（如车辆、人员、叉车）在传感器覆盖区域内的移动，测试系统的实时追踪能力和动态识别的准确性。 多读取器协同测试： 在部署多个读取器的环境中，测试系统如何协调各个读取器的工作，避免相互干扰，并最大化整体覆盖范围和识别效率。 恶劣环境下的鲁棒性测试： 在存在强金属反射、高湿度、强电磁干扰等不利环境下，测试RFID系统的性能衰减情况。 测试执行与数据采集： 详细介绍测试执行的流程，包括如何启动测试、记录测试过程中的关键参数（如读取器功率、扫描频率）、以及如何准确采集每个测试用例的输出结果。 数据预处理与分析： 介绍如何对采集到的原始数据进行清洗、去重、归一化等预处理，为后续的性能评估打下基础。 第七章 RFID系统性能数据的深入分析与优化建议 本章将重点讲解如何对收集到的测试数据进行深入的分析，并基于分析结果提出切实可行的优化建议。 关键指标的量化分析： 识别率曲线分析： 绘制识别率随标签数量、标签密度、环境干扰等变化的曲线，直观展示算法的性能边界。 吞吐量与延迟的权衡： 分析不同场景下，识别速度与识别准确性之间的权衡关系，找到最优的工作点。 误读与漏读成因分析： 深入探究误读和漏读发生的原因（如信号过载、标签信息损坏、算法缺陷等），并针对性地提出解决方案。 算法性能对比与选择： 基于量化分析结果，对不同的防碰撞算法在特定应用场景下的性能进行量化对比，为用户提供最优算法选择的依据。 系统部署与参数调优的优化建议： 读取器布局优化： 根据测试结果，提供关于读取器数量、位置、天线角度等部署方面的优化建议，以实现最佳的覆盖范围和信号强度。 防碰撞算法参数调优： 根据实际测试数据，为具体的防碰撞算法提供最优参数设置指导，例如Aloha算法的K值选择，Tree-based算法的深度设置等。 软件与固件优化： 结合测试反馈，提出对RFID中间件或标签固件进行优化的方向，例如改进数据过滤算法、增强错误处理机制等。 面向未来的展望： 探讨在物联网发展的新趋势下，如5G与RFID的融合、边缘计算的应用等，RFID防碰撞与测试技术可能面临的新挑战和发展方向。 本书力求为物联网领域的研发人员、系统集成商、项目实施者以及相关研究学者提供一本兼具理论深度与实践指导价值的参考书籍。通过系统地学习本书内容，读者将能够深刻理解RFID防碰撞的复杂性，掌握各类算法的精髓，并能够自主设计、执行和分析RFID系统的动态测试，最终为构建安全、高效、可靠的物联网应用奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的测试章节，特别是关于动态测试的部分，简直是为我量身定做的。我之前在实际工作中经常遇到一个问题：理论上可行的方法，在实际部署后却总会出现各种意想不到的bug，排查起来耗时耗力。这本书在这方面给了我很大的启发。它详细介绍了如何设计和执行RFID系统的动态测试，包括测试场景的构建、测试数据的生成、以及如何利用各种工具来捕捉和分析测试过程中的数据流。我特别关注了书中关于高密度环境下的测试以及移动目标下的测试这两章。因为我们项目经常需要在人流密集或者物体频繁移动的场景下工作，这两种情况下的RFID信号干扰和标签识别准确性是最大的挑战。书中提供了一些非常实用的测试策略和度量指标，比如标签读写率、误读率、漏读率等等，并且给出了如何针对这些指标进行优化和改进的建议。让我印象深刻的是，书中还介绍了一些自动化测试的框架和方法，这对于提高测试效率、减少人为错误非常有帮助。以前我们都是手工测试，效率低下且容易遗漏。现在看了这本书，我打算引入一些自动化测试工具，并且重新设计我们的测试流程。总而言之，这本书的测试部分让我看到了如何从理论走向可靠的工程实践，让我对如何构建一个稳定可靠的RFID系统有了更深刻的认识，也让我具备了更有针对性的测试和优化能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我大开眼界，尤其是关于物联网环境下RFID防碰撞技术的部分。之前我对RFID技术有过一些初步了解，但总感觉知其然不知其所以然。这本书从理论层面深入剖析了各种防碰撞算法的工作原理，比如二进制搜索法、分组编码法等等，并且详细解释了它们在不同场景下的优劣势。更让我惊喜的是，作者并没有止步于理论，而是花了大量篇幅去讲实践。书中提供了很多实际的案例分析，甚至还有代码示例，让我可以对照着书中的原理去理解那些复杂的算法是如何实现的。比如，对于那些初学者可能会觉得难以理解的算法，书中会通过一步步的推导和图示来讲解，非常清晰。我尤其喜欢书中关于如何根据实际应用场景选择最适合的防碰撞算法的指导，这对于我们在实际项目中做决策非常有帮助。以往我可能只会根据一些网上的零散信息来选择，现在有了这本书，我感觉更有底气了，能够从更专业的角度去评估和选择技术方案。书中的语言虽然专业，但写得比较通俗易懂，逻辑性也很强，读起来不会感到枯燥。整体来说，这本书为我提供了一个非常系统和深入的RFID防碰撞技术学习框架，让我从一个模糊的概念理解者，变成了一个能够进行初步理论分析和实践指导的学习者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论与实践结合的写法，真的是一股清流。很多技术书籍要么过于理论化，读起来像教科书一样枯燥乏味，让人提不起兴趣；要么又过于偏重实践，缺乏理论支撑，知其然却不知其所以然。但这本书在这方面做到了恰到好处的平衡。它在讲解RFID防碰撞算法时，既有扎实的理论基础，比如信息论、概率论等，又会结合实际的工程应用场景，分析算法的适用性和局限性。特别是在讨论动态测试时，作者能够将抽象的测试指标和方法，通过生动的案例和图表展示出来，让我能够直观地理解。我一直认为，技术要落到实处，离不开测试的验证。这本书恰恰强调了这一点，并且给出了非常具体和可操作的测试方法。书中关于测试环境的模拟以及测试结果的分析的部分，为我们日常的测试工作提供了很多宝贵的经验。我印象深刻的是，书中还分享了一些在实际项目中遇到的典型问题和解决思路，这些都是在理论书籍中学不到的宝贵经验。它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的工程师在和你交流，分享他的知识和心得。读完这本书，我感觉我对RFID防碰撞和动态测试的理解，从“知道”提升到了“理解”，再到“能够应用”。

评分☆☆☆☆☆

这本书最吸引我的地方在于它对RFID技术在物联网（IoT）这一宏大背景下的应用进行了深入探讨。以往我可能更多地将RFID视为一个独立的识别技术，但这本书让我看到了它与物联网其他组件（如传感器、网络通信、数据分析平台等）的深度融合。书中详细阐述了RFID如何作为物联网感知层的重要组成部分，如何采集物理世界的数据，并将其传输到上层进行处理。我尤其对书中关于RFID在智能仓储、智慧零售、资产追踪等具体物联网应用场景的案例分析非常感兴趣。这些案例不仅展示了RFID技术的实际应用价值，还揭示了在这些场景下，RFID防碰撞和动态测试所面临的独特挑战和解决方案。例如，在智能仓储中，大量的RFID标签在货架上，如何高效地读取它们，如何避免标签间的信号干扰，以及如何在货物频繁移动时保证读取的准确性，这些都是需要精心设计的。书中针对这些问题提供了详实的理论基础和实践指导，让我能够更清晰地理解RFID技术在物联网生态系统中的定位和作用。这本书让我意识到，RFID并非孤立存在，而是物联网实现智能化、自动化和精细化管理的重要基石，为我理解和应用RFID技术提供了更广阔的视角和更深入的洞察。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始被这本书的标题吸引，是因为我对“关键技术”这几个字非常感兴趣。我总觉得，很多技术书籍都只是泛泛而谈，而真正有价值的往往是那些深入到核心、揭示了“为什么”和“怎么做”的关键点。这本书在这方面做得相当出色。它并没有回避那些复杂的技术细节，而是直接切入RFID防碰撞和动态测试的核心问题。比如，在防碰撞算法的介绍中，作者不仅仅列举了算法名称，还花了大量篇幅去讲解它们背后的数学模型、信息论基础，以及为什么在特定的场景下会失效。对于动态测试，书中也详尽地剖析了影响测试结果的关键因素，比如环境因素、标签特性、阅读器性能等等，并提供了系统性的测试方法来评估和优化这些因素。我最喜欢的部分是书中关于故障分析与排除的章节。在实际工作中，我们经常会遇到各种各样的问题，比如标签识别率下降、读写错误等等，而这本书就像一本“武林秘籍”，为我们提供了系统性的故障诊断思路和解决策略。它不仅仅告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么这么做”，让我能够从根本上理解问题的成因，而不是仅仅停留在表面。这本书真的让我觉得，它在技术深度和实践指导之间找到了一个非常好的平衡点，让我受益匪浅。