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

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030463623

版次：1

商品编码：11837956

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

页数：213

字数：280000

正文语种：中文

内容简介

　　RFID技术是一项多学科融合的新兴应用技术，已广泛应用于智能交通、图书管理、门禁系统、食品安全溯源等诸多领域。《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》主要针对典型物联网环境下RFID动态测试技术的理论与实践进行了相关研究。全书共分六部分，分别介绍RFID防碰撞及动态测试关键技术、低信噪比环境下超高频RFID系统建模与抗干扰、RFID多标签防碰撞及分布性能检测、基于光电传感的RFID动态检测系统的设计与实现、物联网环境下RFID动态检测的半物理实验验证以及基于RFID的矩阵分析方法等内容。《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》系统阐述了物联网环境下RFID动态测试理论和基本原理，是对典型物联网环境下RFID动态测量系统设计与实现研究方面新进展的总结，内容涉及光、机、电、控一体化以及多学科交叉的理论和实践。
　　《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》可作为物联网、电子信息、测试计量等相关专业的学习资料，也可供RFID行业技术人员和应用研究人员、物流领域工作者、物联网系统集成商以及对自动识别技术感兴趣的大专院校师生等阅读参考。

内页插图

目录

前言

第1章 RFID防碰撞及动态测试关键技术研究概述
1．1 RFID技术的起源与发展
1．2 物联网与RFID技术
1．2．1 物联网的基本框架
1．2．2 RFID系统的基本结构
1．2．3 RFID系统的基本原理
1．2．4 物联网与RFID系统的应用
1．3 RFID系统防碰撞技术
1．3．1 信道与信道容量
1．3．2 软件防碰撞
1．3．3 物理防碰撞
1．4 RFID系统动态测试技术
1．4．1 RFID系统测试的主要内容
1．4．2 RFID测试技术国内外研究进展
1．4．3 RFID系统动态测试的流程
1．4．4 RFID系统动态测试方法与实现
1．5 本章小结

第2章 低信噪比环境下超高频RFID系统建模与抗干扰研究
2．1 RFID系统典型信号参数建模和通信系统仿真研究
2．1．1 室内传播模型
2．1．2 自由空间传播模型
2．1．3 RFID网络模型
2．1．4 RFID标签通信建模
2．1．5 AWGN信道下系统通信性能仿真
2．2 RFID信号在瑞利信道下的仿真
2．2．1 瑞利衰落信道仿真
2．2．2 瑞利衰落信道下系统通信性能仿真
2．2．3 RFID信号在瑞利信道下的仿真
2．3 OFDM系统用于RFID信号的瑞利衰落信道
2．3．1 OFDM系统定义
2．3．2 OFDM系统用于RFID信号瑞利衰落的仿真
2．4 基于CRB的RFID-MIMO系统多标签分布对识别性能影响的研究
2．4．1 信道模型
2．4．2 计算机仿真与分析
2．5 本章小结

第3章 RFID多标签防碰撞及最优分布性能检测研究
3．1 低信噪比条件下RFID防碰撞评估与检测研究
3．1．1 RFID系统碰撞的基本概念
3．1．2 RFID系统防碰撞的概率模型
3．1．3 碰撞检测中的关键参数
3．1．4 RFID系统标签碰撞过程的泊松分布模型
3．1．5 RFID系统标签碰撞过程的二项分布模型
3．2 基于Fisher信息矩阵的多标签最优分布
3．2．1 多标签系统识读原理
3．2．2 最优多标签几何拓扑的数学基础
3，2．3 最优几何分布理论模型
3．2．4 标签数目N=2的几何分布图形
3．2．5 标签数目N=3的几何分布图形
3．2．6 标签数目N=5的几何分布图形
3．3 多标签动态几何模式研究
3．3．1 理论推导
3．3．2 系统仿真与分析
3．3．3 目标沿不同路径匀速运动
3．3．4 目标沿不同路径变速运动
3．4 RFID多标签检测中有偏估计的不确定度分析
3．4．1 非随机矢量函数估计的Cramer-Rao界
3．4．2 单标签识读距离的有偏估计
3．4．3 多标签最优化位置的有偏估计
3．5 本章小结

第4章 基于光电传感的RFID动态检测系统的设计与实现
4．1 RFID系统测试标准与比较分析
4．1．1 ISO／IEC18000系列标准
4．1．2 EPCglobal系列标准
4．1．3 国内RFID测试标准
4．2 单品级RFID测试系统
4．2．1 系统总体框图
4．2．2 激光测距模块
4．2．3 红外线计数传感器模块
4．2．4 射频识别模块
4．2．5 综合功能软件设计
4．2．6 实验平台搭建
4．3 托盘级RFID测试系统
4．3．1 托盘级RFID检测系统结构
4．3．2 测试流程
4．3．3 软件部分架构
4．3．4 软件系统实现流程
4．4 包装级RFID测试系统
4．4．1 标签应用性能动态测试系统设计原理
4．4．2 标签应用性能动态测试方法
4．4．3 读写器操作
4．4．4 RFID在线检测系统总体结构
4．4．5 RFID系统在线检测平台控制子系统部分
4．4．6 量值溯源
4．4．7 RFID识读距离间接测距算法设计
4．5 多材质RFID动态检测系统
4．5．1 RFID标签多参数动态检测系统结构
4．5．2 测试流程
4，5．3 系统实现流程
4．5．4 单标签性能测试实验
4．5．5 多标签性能测试实验
4．6 特殊非标RFID标签空中识别距离检测
4．6．1 SAWRFID标签
4．6．2 SAWRFID系统原理及相应检测方案设计
4．6．3 信号处理
4．6．4 检测结果分析
4．7 基于识读距离测量的RFID标签方向图测试系统
4．7．1 测试方案
4．7．2 验证结果分析
4．8 用于RFID标签测试的温度控制系统
4．8．1 系统结构
4．8．2 测试流程
4．9 本章小结

第5章 物联网环境下RFID动态检测的半物理实验验证研究
5．1 金属对RFID识读性能影响的研究
5．1．1 理论分析
5．1．2 金属与标签距离对RSSI和RFID读取次数的影响
5．1．3 金属与标签距离对RFID识读距离的影响
5．1．4 结果讨论与分析
5．2 液体对RFID识读性能影响的研究
5．2．1 理论分析
5．2．2 实验步骤
5．2．3 结果分析
5．3 标签运动速度对RFID识读性能影响的研究
5．3．1 理论分析
5．3．2 实验测试及应用
5．3．3 实验测试速度对读取次数的影响
5．4 天线对RFID识读性能影响的研究
5．4．1 天线的极化
5．4．2 天线的输入阻抗
5．4．3 天线弯曲对RFID识读性能的影响
5．4．4 实验测试标签位置对读取次数和RSSI的影响
5．5 RFID系统识别距离的影响因素
5．5．1 标签天线及芯片接收功率
5．5．2 RCS与识别距离的关系
5．5．3 品质因数Q与识别距离的关系
5．5．4 工作频率与识别距离的关系
5．6 RFID多标签系统最优几何分布图形仿真计算与实验验证
5．6．1 Fisher信息矩阵分布分析
5．6．2 实验验证
5．7 本章小结

第6章 基于RFID的矩阵分析方法研究
6．1 基于RFID检测工业危险区域的矩阵分析方法研究
6．1．1 工业安全的重要性
6．1．2 利用矩阵分析方法测试工业危险区域
6．1．3 实验结果
6．1．4 实验结论
6．2 基于矩阵分析的RFID标签分布优选配置方法
6．2．1 标签信号强度检测流程
6．2．2 实验结果分析
6．3 本章小结
参考文献

前言/序言

　　物联网（internetofthings，IOT）是近年来形成并迅速发展的新概念，是新一代信息系统的重要组成部分。物联网的产生是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息技术革命。作为物联网感知领域的核心技术之一，射频识别（radiofrequencyidentification，RFID）技术是20世纪90年代兴起并迅速发展的非接触式自动识别技术，它利用无线电波、微波，通过感应或电磁波辐射进行非接触双向通信，达到自动识别目标对象、获取相关数据及数据交换的目的。
　　当RFID技术在典型物联网环境中应用时，电磁场、温度、噪声、物理介质等对RFID系统识读性能的影响以及所引起的RFID读写设备故障，很大程度上影响了RFID技术的大规模应用，这也成为RFID技术推广应用的瓶颈问题。因此，本书针对实际应用环境下的RFID产品研发和应用实施过程中的问题，重点针对典型物联网环境下RFID动态测试技术的理论与实践进行了相关研究。本书对RFID产品和系统检测具有重要的参考意义和实用价值，已取得的具有自主知识产权的创新性成果能够直接投入产品检测应用，可有效减少相关企业在RFID标签研发、生产和应用等环节的投入成本，有效提高标签的质量，并对标签动态性能有效评价和控制提供可靠的第三方检测手段。同时，本书内容对相关企业自主研发RFID产品和系统并参与国际竞争具有一定的技术支撑作用，将进一步提升企业的核心竞争力并带动中国RFID相关特色产业的发展。
　　本书反映了当今物联网和RFID领域一个前沿创新的研究方向，同时也介绍了著者科研团队在RFID动态检测技术研究方向的新成果。本书共分6章，第1章主要针对物联网系统、RFID技术及其在应用过程中遇到的碰撞和动态测试问题，提出了软件防碰撞和物理防碰撞两种解决方案，对提高RFID的识读性能具有重要的意义。第2章围绕多径干扰环境下超高频RFID标签信号在瑞利衰落信道中的传输进行系统建模，将OFDM系统引入以提高瑞利信号对信噪比的敏感度，同时引入RFID-MIMO技术以提高RFID系统的多标签识读性能，该研究有助于读者对超高频RFID系统在多径环境下的系统性能进行研究。第3章通过构建RFID标签碰撞过程的概率模型，给出用于检测低信噪比条件下RFID防碰撞算法性能的定量评价参数和方法，可以定量、系统地评估不确定性防碰撞算法的优缺点，从而为实际应用中选择合适的防碰撞算法提供一条新思路；同时，针对RFID多标签的几何分布判断和标签测量过程中的有偏估计问题，将Fisher信息矩阵引入RFID单标签与多标签位置优化测量，对得到有效的标签测量参数以及不确定度分析具有重要的意义。第4章面向几种典型物联网应用环境，设计了三种RFID动态测量方法与系统，对标签在实际动态环境中的测量有重要的参考价值。第5章围绕物联网环境下RFID动态检测开展半物理实验验证研究，应用RFID动态测量系统进行了一系列测试与实验验证，为读者开展相关实验研究提供了相应的方法指导及结果参考。第6章基于RFID的矩阵分析方法研究，将矩阵分析方法引入RFID测试中，用于检测工业危险区域及RFID标签分布优选配置，对RFID技术在工业生产安全领域的推广应用和研究具有重要的理论和应用价值。

嵌入式系统中的实时数据处理与安全通信：原理、算法与应用 本书深入探讨嵌入式系统在实时数据处理和安全通信领域的核心技术，旨在为读者构建一套坚实的理论基础和丰富的实践经验。在当今万物互联的时代，嵌入式系统扮演着至关重要的角色，它们是连接物理世界与数字世界的桥梁，负责采集、处理、分析海量数据，并确保信息传输的安全可靠。本书将从基础概念出发，逐步深入到高级算法和前沿应用，力求为从事嵌入式系统开发、物联网应用设计、以及对相关技术感兴趣的研究人员和工程师提供一份全面而深入的参考。 第一部分：嵌入式系统实时数据处理基础 在这一部分，我们将首先建立对嵌入式系统实时性的深刻理解。实时性并非简单地追求“快”，而是指系统能够在严格规定的时间内响应外部事件或完成特定任务，这对于许多关键应用，如工业自动化、医疗设备、自动驾驶等至关重要。我们将详细阐述实时操作系统的（RTOS）核心概念，包括任务调度（如优先级调度、时间片轮转、轮询等）、中断处理、信号量、互斥锁、事件标志等同步与通信机制。读者将了解到如何设计高效的任务模型，如何有效地管理系统资源，以及如何避免和解决常见的实时性问题，如死锁、竞态条件和优先级反转。 接着，本书将聚焦于嵌入式系统中的数据采集与预处理技术。数据采集是嵌入式系统感知外部世界的起点，我们将讨论各种传感器接口（如ADC、SPI、I2C、UART）的工作原理和驱动开发，以及如何进行有效的数据采样和滤波，以去除噪声、提高数据质量。数据预处理是后续分析的基础，我们将深入讲解数据清洗、归一化、特征提取等关键步骤，以及在资源受限的嵌入式环境中实现这些操作的优化策略。例如，如何设计轻量级的算法来处理高频率的传感器数据，如何在有限的内存中进行高效的数据滑动窗口处理。 此外，我们还将探讨嵌入式系统中的嵌入式数据库技术。对于需要存储和管理大量数据的嵌入式应用，一个高效的嵌入式数据库是必不可少的。本书将介绍一些主流的嵌入式数据库系统，如SQLite、Berkeley DB等，并分析它们在嵌入式环境下的特点、优缺点以及适用场景。我们将讲解数据库的设计原则，数据模型的选择，以及如何在资源有限的嵌入式设备上进行高效的查询、插入、更新和删除操作，同时兼顾数据的持久化和一致性。 第二部分：嵌入式系统安全通信原理与技术 随着嵌入式系统应用范围的不断扩大，其安全性问题日益凸显。数据泄露、非法访问、拒绝服务攻击等威胁对嵌入式系统的正常运行和用户隐私构成了严重挑战。本部分将全面介绍嵌入式系统中的安全通信原理和关键技术。 我们将从密码学基础入手，回顾对称加密（如AES）、非对称加密（如RSA）、哈希函数（如SHA-256）和数字签名等基本概念。随后，我们将深入讲解TLS/SSL协议在嵌入式系统中的应用，包括其握手过程、证书验证、加密通道的建立等。我们将分析在资源受限的嵌入式设备上实现TLS/SSL的挑战，以及一些优化技术，例如使用更轻量级的密码算法、减少协议开销等。 数据完整性和身份认证是安全通信的基石。我们将详细阐述如何利用哈希函数和数字签名来保证数据的完整性，防止数据在传输过程中被篡改。同时，我们将深入探讨在嵌入式系统中实现身份认证的各种方法，包括基于证书的认证、预共享密钥（PSK）认证、以及一些轻量级的认证协议。本书还将讨论如何在嵌入式设备上安全地存储和管理密钥，以及密钥更新和撤销的策略。 鉴于物联网设备面临的独特安全挑战，我们还将专门介绍针对物联网的安全通信协议，如MQTT安全机制、CoAP安全扩展（DTLS）等。我们将分析这些协议的设计理念，如何在低功耗、低带宽的环境下实现安全通信，以及如何构建安全的物联网通信架构。此外，本书还会探讨一些新兴的安全技术，如基于硬件安全模块（HSM）的安全增强，以及轻量级可信执行环境（TEE）的应用。 第三部分：高级算法与优化策略 为了应对日益增长的数据量和日益复杂的应用需求，本书将在第三部分深入探讨嵌入式系统中更高级的数据处理算法和优化策略。 在实时数据处理方面，我们将介绍一些高效的信号处理算法，如快速傅里叶变换（FFT）、滤波器设计（如FIR、IIR滤波器）及其在嵌入式系统中的实现。我们将讨论如何将这些算法进行硬件加速或软件优化，以在有限的计算资源下实现实时处理。此外，我们还将探讨机器学习和人工智能在嵌入式系统中的应用，特别是轻量级机器学习模型的部署和推理，例如使用TensorFlow Lite、PyTorch Mobile等框架，以及相关的模型压缩、量化等技术。 在安全通信方面，我们将深入探讨嵌入式设备上的入侵检测与防御技术。这包括基于签名的入侵检测、基于异常的入侵检测，以及如何设计轻量级的防火墙和访问控制机制。我们还将讨论对通信协议进行安全加固的策略，例如对HTTP、FTP等常见协议进行加密和认证。 此外，本书还将重点关注嵌入式系统的性能优化和功耗管理。我们将讨论如何通过代码优化、算法选择、内存管理、以及利用嵌入式处理器的高级特性（如向量指令、缓存优化）来提升系统的吞吐量和响应速度。在功耗管理方面，我们将介绍各种低功耗设计技术，如动态电压频率调整（DVFS）、低功耗模式管理、以及如何通过硬件和软件协同优化来延长电池续航时间。 第四部分：典型应用场景分析与实践 为了将理论知识转化为实际能力，本书的最后一部分将通过一系列典型应用场景来展示嵌入式系统实时数据处理和安全通信技术的实际应用。 我们将分析智能家居系统中的数据采集、设备互联和安全控制。读者将了解到如何设计一个安全可靠的智能家居网关，如何通过各种传感器采集环境信息，以及如何通过加密通信协议实现远程控制和用户身份认证。 在工业自动化领域，我们将探讨实时数据监测、故障诊断和远程维护。本书将展示如何利用嵌入式系统采集生产线上的关键数据，如何通过实时分析来预测设备故障，以及如何通过安全通道进行远程诊断和软件更新。 此外，我们还将深入研究智慧医疗设备中的数据安全与隐私保护。我们将讨论如何在医疗设备中实现安全的数据采集、存储和传输，如何满足严格的隐私法规要求，以及如何利用加密和身份认证技术来保护患者的敏感信息。 本书的每一章节都将包含理论讲解、算法分析和实际代码示例，并辅以详细的图表和流程图，帮助读者更直观地理解复杂的概念。在每个应用场景分析中，我们将提供相关的设计思路、技术选型建议，以及一些关键技术的实现细节。 总之，本书旨在为读者提供一个关于嵌入式系统实时数据处理与安全通信的全面知识体系。通过理论与实践的紧密结合，我们相信本书将帮助读者掌握核心技术，应对挑战，并在不断发展的嵌入式系统领域取得成功。

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作为一名对新兴技术充满热情的业余爱好者，我一直对RFID技术在构建智能化社会中的作用感到着迷。从智能购物车到无感支付，再到未来可能的智能城市基础设施，RFID无处不在。然而，我总觉得在这些酷炫的应用背后，一定隐藏着许多不为人知的技术难题。特别是当成千上万个RFID标签同时工作时，如何避免信号的混乱和数据的丢失，这一定是一个巨大的挑战。这本书的题目《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》让我觉得它能够解答我心中的疑问。我很好奇，这本书是否会用通俗易懂的方式来解释复杂的防碰撞算法，比如它们是如何在数学上解决“抢占”问题的。同时，我也想知道，所谓的“动态测试”具体是指什么，它又是如何模拟现实世界中不断变化的环境和移动的物品的。如果书中能通过一些生动的比喻或者简单的实验来解释这些概念，那对我这样非专业人士来说将是极大的福音。我期待能够从中了解到RFID技术是如何克服这些挑战，从而支撑起我们日常生活中越来越便利的智能应用。

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我是一位正在攻读博士学位的研究生，研究方向是下一代物联网通信技术。我对RFID作为一种低成本、低功耗的无线识别技术在物联网中的广泛应用前景非常看好，尤其对其在海量设备互联互通时的挑战深感兴趣。在我的研究中，RFID的防碰撞问题是绕不开的课题，而如何确保系统在复杂多变的实际工作环境中（即“动态环境”）保持高性能，更是我希望深入探索的领域。这本书的标题《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》恰好与我的研究兴趣高度契合。我期待书中能够提供一些前沿的理论研究成果，比如基于机器学习或深度学习的智能防碰撞算法，或者针对大规模物联网部署中RFID系统性能退化机制的深入分析。同时，我也希望它能为我提供一些动态测试的创新方法和工具，帮助我更准确地评估和预测RFID系统在真实物联网场景下的表现。如果书中能包含一些对现有防碰撞技术进行理论推导和仿真分析的内容，并对比它们在不同动态条件下的性能差异，那将是对我博士研究非常有价值的参考。

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我最近在研究一款新的智能仓储系统，其中RFID技术是核心的追踪和识别手段。但我们遇到了一个棘手的问题，就是当大量的货物在传送带上快速移动时，RFID读写器经常出现漏读或者误读的情况，这严重影响了系统的效率和准确性。因此，我迫切需要一本能够深入剖析RFID防碰撞原理，并提供实用动态测试方法的书籍。这本书的标题《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》正是我一直在寻找的。我非常看重“理论与实践”这几个字，因为我既需要理解防碰撞背后的数学模型和算法原理，也需要知道如何在实际部署中应用这些技术，以及如何设计和执行有效的测试方案来验证系统的性能。我特别希望能从中学习到一些针对高速移动物体场景下的优化策略，以及如何量化评估RFID系统的吞吐量、准确率和响应时间等关键指标。如果书中能够介绍一些业界领先的防碰撞算法，比如反向时隙ALOHA、二叉树算法的改进版本，或者针对特定物联网场景（如密集部署、高密度标签）的特有解决方案，那对我来说将是巨大的收获。

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我是一名物联网项目的技术负责人，近期在负责一个大型的智能物流园区的建设。这个园区涉及大量的货物跟踪和实时盘点，RFID技术是我们首选的解决方案。然而，园区内环境复杂，金属、液体等干扰源较多，而且货物吞吐量巨大，这意味着RFID系统需要面对极高的标签密度和频繁的标签移动。因此，如何在高密度的动态环境中实现可靠的RFID防碰撞和有效的性能测试，成为了我们当前面临的最大挑战。这本书的出现，无疑为我指明了一个方向。我希望书中能够详细阐述不同类型RFID协议（如EPC Gen2）在防碰撞机制上的优劣，以及如何根据实际应用场景选择和优化合适的防碰撞算法。同时，我也非常关注“动态测试”这一块，尤其是在模拟实际物流园区中，例如在不同速度、不同方向的货物移动下，如何进行大规模的RFID系统压力测试，并分析测试结果，从而找出系统的瓶颈并进行优化。如果书中能提供一些构建测试环境、设计测试用例、以及解读测试报告的指导性框架，那将极大地帮助我们推进项目。

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这本书的题目听起来就非常吸引我。我一直对物联网技术，特别是RFID在其中的应用充满好奇，而“防碰撞”和“动态测试”这两个词更是精准地击中了我的兴趣点。想象一下，在人潮涌动的商场，或者繁忙的物流仓库，数以百计甚至千计的RFID标签同时工作，如何才能保证它们不互相干扰，清晰有效地被读取？这其中的技术挑战绝对不小，而这本书似乎就致力于揭示这背后的奥秘，从理论到实践，一步步教你如何解决这些难题。我尤其期待书中关于“动态测试”的部分，因为在实际应用中，RFID系统的性能往往会受到环境变化、移动速度、物体遮挡等多种动态因素的影响，如何有效地评估和优化在这些动态场景下的RFID系统，绝对是提升物联网系统鲁棒性的关键。如果书中能提供一些实际的案例分析，比如在智能交通、智慧医疗或者智慧零售等领域的应用，那就更好了。我想了解，在这些具体的场景下，RFID防碰撞技术是如何实现的，又通过哪些动态测试方法来验证其可靠性。总而言之，这本书让我看到了解决物联网实际应用中一个核心痛点的希望。