商品簡介
本書適合高等院校計算機、電子和物聯網相關專業作為專業教材使用，也適合其他專業作為選修教材使用。本書也可作為對射頻識別、物聯網感興趣的研究人員和相關企業人員等各類讀者的參考用書。
作者簡介
名人/編輯推薦
序
隨著現代計算機科學的發展，計算機不再局限于數學運算，更重要的是如何讓計算機能夠真正地為人類服務，也就是信息世界必須和物理世界有機地結合起來。對物理世界的宏觀描述，可以通過牛頓經典力學的公式、麥克斯韋電磁方程描述其規律，同樣也可以通過類似蒙特卡洛法進行簡化，窮究其細節來構建模型和體系。大千世界，恒河沙數，通過“沙化”的思維方法，將復雜結構的自然世界細碎成結構和特性單一的沙粒，通過有限的規則和海量的計算能力構建與之鏡像的數字世界。無窮小的作用無限大！偉大的近未來科幻小說家弗諾文奇在他的《彩虹盡頭》一書中詳細地描述過一種“沙化”場景：對傳統圖書館的數字化工程，是將浩瀚無邊的書海一本一本丟進巨大的碎紙機中粉碎，過程中對所有的碎片進行三維數字化掃描，利用巨大的計算能力進行拼圖式重新組合，重構數字世界里的圖書館。這是一種何等壯觀的計算機思維！
我們一直執著地夢想著未來世界中無處不在的機器智能，我們也許的確正在朝著“超人類智能”的奇點邁進，然而當我們通過復雜的演繹、推理、算法邏輯去實現人工智能遇到困境時，是否可以將人類的思維換成計算機的思維？如果我們的物理世界中布滿了足夠可用的感知器件，那么所謂機器眼睛、耳朵、鼻子的看、聽、嗅等能力將是那么容易實現！以需要極高人工智能判斷的自動駕駛系統為例，如果道路上布滿了傳感元件，那么通過車載計算機與道路的實時交互，車輛駕駛邏輯將會變得超級簡單，由無窮多簡單的傻動作將會組成紛繁復雜的駕駛動作，無數這樣的智能車輛將會構成自然駕駛環境中無法想象的汽車洪流，將會實現理想中交通場景：最大化的車流，最小的等待和擁堵，幾乎為零的事故率。那時的自動駕駛汽車只需要最普通的“智能”，只要會簡單地接收數據、處理數據、反饋指令就可以實現了……
計算機科學發展到今天，我們已嘗到了太多甜頭，計算機思維的現實應用堅定了我們對物理世界的數字化進程，建立物理世界和信息世界的通道，加大人類對模擬量的數字化能力，從而提升數字世界的鏡像水平。這其間起到離散作用的關鍵設備，也可以說沙化工作的關鍵技術，就是物理世界和信息世界的接口技術。一個個RFID 標簽是否會是蒙特卡洛的一個個小球？大千世界會不會通過這一個個小球的隨機擊打，被沙化、數字化、建模、鏡像……
隨著“物聯網”時代的來臨，新一代IT 技術將被充分運用在各行各業之中。射頻識別（RFID）作為物聯網應用的核心支撐技術，在學術界與工業界已經得到廣泛的關注。本書緊密結合當前RFID 最新的發展趨勢與研究成果，本著務實具體、確保深度、啟發創新的指導思想，系統、全面地介紹了RFID 各個層面的基本原理與實踐應用知識，從物聯網以及計算機科學學科的視角，有所側重地對RFID 相關的基礎原理、算法協議、系統設計以及前沿研究成果進行介紹。本書的特色及創新之處主要表現在如下幾個方面：
1. 全方位系統地介紹了RFID 的原理、協議與系統設計方面的知識，包括底層的通信原理、MAC 層的協議與算法、系統設計層面的性能考慮、研究進展以及實踐應用，以便讀者對RFID 有個全面的了解。
2. 深入地剖析了RFID 相關的問題、機理、設計思路，通過對原理與本質的分析與思考，更好地指導讀者對RFID 在系統層面性能的理解，以務實的科學精神來認知、分析與處理實際系統應用中遇到的種種問題。
3. 在對RFID 的原理、協議與系統設計方面的闡述過程中，引入了當前最前沿研究成果的介紹，使得讀者能夠更為深入、透徹地理解RFID 的本質與特性，并在此基礎上更好地進行創造性的研究工作。
本書針對的讀者群體是本科生和研究生，其中，第1~7 章以及第15、16 章屬于基礎性內容，適合本科生與研究生閱讀；第8~14 章屬于提高內容，適合研究生閱讀。
本書由南京大學計算機軟件新技術國家重點實驗室組織編寫。分布式計算實驗室的同學殷亞鳳、姬浩、王楚豫、陳曦、魯翔、周偉以及王煒老師為本書的編寫提供了大力協助與支持，他們都為本書的編寫做出了重大貢獻，在此對他們的辛勤付出表示深深的感謝！
陸桑璐 謝 磊
2014 年2 月
目次
第1章RFID概述
1.1自動識別技術
1.1.1指紋識別技術
1.1.2人臉識別技術
1.1.3語音識別技術
1.1.4一維碼識別技術
1.1.5二維碼識別技術
1.1.6自動識別技術小結
1.2RFID的主要特點
1.3RFID的核心技術
1.4RFID的歷史與現狀
1.4.1RFID的發展歷史
1.4.2RFID的現狀
1.5RFID的發展趨勢
第1篇概述
第1章RFID概述
1.1自動識別技術
1.1.1指紋識別技術
1.1.2人臉識別技術
1.1.3語音識別技術
1.1.4一維碼識別技術
1.1.5二維碼識別技術
1.1.6自動識別技術小結
1.2RFID的主要特點
1.3RFID的核心技術
1.4RFID的歷史與現狀
1.4.1RFID的發展歷史
1.4.2RFID的現狀
1.5RFID的發展趨勢
1.6RFID與物聯網
第2篇感知識別
第2章RFID系統組件原理
2.1閱讀器
2.1.1閱讀器的功能
2.1.2閱讀器的分類
2.1.3閱讀器的操作規范
2.1.4閱讀器的組成
2.1.5信號處理與控制模塊
2.1.6射頻模塊
2.2射頻標簽
2.2.1標簽的功能
2.2.2標簽的分類
2.2.3標簽的操作規范
2.2.4標簽的組成
2.2.5標簽天線
2.2.6標簽芯片
2.2.7標簽喚醒電路
2.2.8標簽的制造
2.3軟件系統組成
2.3.1概述
2.3.2工作流程
2.3.3AlienRFIDJava中間件
2.3.4閱讀器使用完整示例
2.4小結
第3章RFID的無線通信原理
3.1射頻頻譜與電磁信號傳輸
3.2信號的電壓與能量
3.3閱讀器信號的調制與復用
3.4反向散射機制與標簽編碼
3.5鏈路預算
3.5.1閱讀器傳輸能量
3.5.2路徑損耗
3.5.3標簽激活能量
3.6天線增益與極化對傳輸范圍的影響
3.6.1天線增益的影響
3.6.2線性極化與圓極化
3.7真實環境下的信號傳輸
3.8小結
第4章RFID的標簽識別協議
4.1基于ALOHA的防沖突算法
4.1.1純ALOHA算法
4.1.2時隙ALOHA算法
4.1.3基于幀的時隙ALOHA算法
4.2基于二進制樹的防沖突算法
4.2.1基于隨機二進制樹的防沖突算法
4.2.2基于查詢二進制樹的防沖突算法
4.3防沖突算法的性能分析
4.4小結
第3篇協議
第5章超高頻RFID協議標準
5.1EPCglobalClass
5.2EPCglobalClass1Generation
5.3EPCglobalClass1Generation
5.3.1物理層的通信機制
5.3.2標簽的狀態機
5.3.3讀取標簽
5.3.4選擇指定的標簽
5.3.5性能的權衡
5.4小結
第6章系統設計的關鍵因素
6.1應用系統配置
6.1.1應用系統硬件配置
6.1.2應用系統軟件配置
6.1.3應用系統其他配置
6.1.4實際應用系統設計要點舉例
6.2頻帶選擇
6.3能量與通信范圍
6.4鏈路的能量預算限制
6.4.1前向鏈路能量預算
6.4.2反向鏈路能量預算
6.5沖突避免
6.5.1單閱讀器多標簽間沖突
6.5.2閱讀器與標簽間沖突
6.5.3閱讀器間沖突
6.6標簽讀取的可靠性
6.7標簽漏讀率
6.7.1系統中的標簽漏讀現象
6.7.2多標簽冗余方案
6.7.3多閱讀器/天線冗余方案
6.8移動中的標簽讀取
6.8.1移動速度
6.8.2信號傳輸功率
6.9小結
第4篇系統設計
第7章實際環境下系統性能的測試與分析
7.1實際系統中的標簽識別算法
7.2發射功率對系統性能的影響
7.3天線輻射角度對系統性能的影響
7.3.1標簽位置不變，改變天線角度
7.3.2天線位置不變，改變標簽角度
7.4距離對系統性能的影響
7.5標簽部署密度對系統性能的影響
7.6調整設備位置對系統性能的影響
7.7影響標簽識別時間的因素
7.8問題與啟發
7.8.1實際系統與理論模型的差異
7.8.2實際系統中的方針策略
7.9小結
第8章RFID標簽識別機制研究
8.1基于ALOHA的防沖突算法研究拓展
8.1.1動態調整幀長
8.1.2計算最優幀長
8.2基于二進制樹的防沖突算法研究拓展
8.3復雜環境下的標簽識別問題
8.3.1閱讀器移動時的識別機制
8.3.2標簽移動時的識別機制
8.3.3多閱讀器場景下的識別機制
8.4小結
第9章RFID標簽輪詢機制研究
9.1基本的輪詢機制
9.2基于時隙ALOHA協議的輪詢機制
9.3輪詢機制的應用研究
9.3.1大規模標簽中查找丟失的標簽
9.3.2實時收集主動標簽的信息
9.3.3大規模場景下搜索指定標簽集合
9.3.4基于輪詢機制實現批處理認證
9.4小結
第5篇研究進展
第10章RFID的標簽數目估算機制研究
10.1標簽數目估算的概率模型
10.1.1基于二項分布的概率模型估算方法
10.1.2基于幾何分布的概率模型估算方法
10.2標簽數目估算機制的應用研究
10.2.1快速查找熱門標簽
10.2.2流量追蹤
10.3小結
第11章基于RFID的定位機制研究
11.1RFID定位技術的背景現狀及趨勢
11.2RFID定位原理
11.2.1室內無線電傳播概述
11.2.2RFID定位原理分類
11.3當前RFID定位技術的分類詳解
11.3.1TOA/TDOA定位技術
11.3.2AOA定位技術
11.3.3基于參考標簽的定位
11.3.4基于空間指紋的定位
11.3.5基于經驗建模的定位
11.4小結
第12章基于RFID的移動行為識別研究
12.1移動行為識別概述
12.2傳統的移動行為識別機制
12.3基于RFID的移動行為識別
12.3.1原理及挑戰性問題
12.3.2原理介紹與案例分析
12.4小結
第13章RFID的安全機制研究
13.1RFID的安全現狀
13.2RFID的安全及隱私問題
13.2.1RFID的安全問題
13.2.2RFID的隱私問題
13.3RFID的安全機制研究
13.3.1基于物理方法的安全機制
13.3.2基于對稱密鑰的安全機制
13.3.3基于哈希函數的安全機制
13.3.4主要安全機制的性能比較
13.3.5其他安全機制
13.4小結
第14章RFID與傳感網的集成研究
14.1傳感網簡介
14.2集成RFID和傳感器技術的優勢
14.3集成RFID和傳感網技術所需的條件
14.4可行的集成架構
14.4.1標簽和傳感器節點的集成架構
14.4.2標簽和無線傳感器節點的集成架構
14.4.3閱讀器和無線傳感器節點的集成架構
14.4.4混合集成架構
14.5小結
第15章RFID的應用模式
15.1RFID的技術特點及優勢
15.2RFID的應用模式
15.2.1標簽識別
15.2.2信息檢索與集成
15.2.3目標定位與追蹤
15.2.4基于RFID的移動行為感知研究
15.2.5NFC技術
15.3小結
第16章對RFID的新型應用模式進行研究與探索
16.1以低成本方式提升現有應用模式
16.2深度挖掘，探索創新的應用模式
16.3小結
書摘/試閱
通常，有源標簽可以分為兩類：喚醒式的有源標簽和信標式的有源標簽。喚醒式的有源標簽在多數時間都處于未被激活的狀態即睡眠狀態。當標簽接收到閱讀器發出的激活命令后，才會被喚醒。在睡眠狀態下，標簽的能耗很低，以此來延長標簽電池的壽命。這類標簽一般具有比較大的存儲空間，標簽將數據存儲在存儲區內，等待合適的時機，將數據集中發送給閱讀器。在物品追蹤等方面可以使用這種標簽。信標式的有源標簽一直處于工作狀態，沒有睡眠狀態。同喚醒有源標簽相比，這種標簽的數據傳輸速率和存儲空間都要小得多。標簽通過限制數據傳輸率來降低電池能量的消耗。這類標簽由于元件構造成本小，使用也很廣泛。在實時定位系統中，信標式的有源標簽定時地向閱讀器發送信號，幫助閱讀器獲得物體的位置信息。
②無源標簽無源標簽自身沒有能量來源，標簽依靠反射閱讀器發射的載波信號來獲得工作的電能。由于獲得的能量十分有限，無源標簽比有源標簽的通信距離小得多，通常無源標簽的通信距離只有幾米，能夠傳輸的數據量也很有限。無源標簽大多應用在物品統計、運輸、跟蹤以及其他醫療、防盜領域等。由于無源標簽不需要更換電池，結構簡單，成本低廉，使得它在某些應用場景下是非常有利的。例如，置于人體表皮組織內的標簽，是不允許頻繁更換電池的，此時使用無源標簽就比較合適。
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