“中国制造2025”出版工程--射频识别系统设计及智能制造应用

本书主要介绍射频识别系统的系统构成和组网的工作机制，论述了射频识别物联网新的组网技术和所面临的安全性问题。围绕射频识别核心特征和能力，给出了射频识别在工业生产智能化方面的应用。本书将射频识别的实时性、可视化、可溯源三大技术特征贯彻始终，循序渐进的将射频识别技术从器件、到组网技术再到智能生产应用案例，逻辑清晰，技术全面，通俗易懂，案例新颖，具有很强的实操性。

物联网技术被认为是信息产业的一次革命。在物联网中，物品能够彼此交流，其实质就是利用射频识别技术。射频识别技术是电子产品代码技术的载体和完美体现者。射频识别技术能够使商品实现唯一识别，使供应链具有实时监控、可追溯与追踪以及透明化管理的特点，而这正是供应链管理者多年来梦寐以求的技术。物联网要实现全世界范围内物品的广泛物联，廉价且易用的电子标签是实现该目标的正确选择，因此可以说射频识别技术是物联网学科的核心，是构建物联网的技术基础。
如今射频识别技术已经在各个行业崭露头角，成为这些行业实现自动化、智能化的关键技术之一，其中部分行业涉及智能制造核心产业，例如电力、化工、交通、建筑等。虽然射频识别技术在工业生产中有各种应用，但是因为物联网本身是一个构建在现有互联设备基础上的超级复杂的系统，且技术实现良莠不齐，行业规范也没有建立起来，所以射频识别技术还远远没有达到技术标准化的水平，在很多行业的应用尚停留在研究或者试验阶段，虽有工业应用也只是行业范例而已。
本书选取射频识别技术在代表性工业应用中的范例，解读本行业内技术的进展和应用前景，以期读者对射频识别系统在智能制造领域内的应用和发展前景，既有一定的认识，又能把握技术脉络。
本书前3章重点论述了射频识别技术和智能制造的背景意义，说明了适用于智能制造行业的射频识别系统的组成和工作原理，讨论了物联网中关于射频识别技术的三大网络服务。第4～6章介绍了射频识别中核心电路设计、高频小信号分析方法以及射频识别中的天线理论。第7章重点介绍物联网中形势越来越严峻的安全问题、安全策略和安全机制。第8章重点介绍5G通信技术、MQTT协议以及NBIoT和LoRa两种物联网中的长距离局域网通信技术。第9章和第10章分别给出射频识别在汽车生产领域、刀具管理领域和在智慧物流、智慧仓储中应用的实例。
本书内容很好地体现了射频识别技术的实时性、可视化、可溯源三大技术特征，从器件到组网技术，再到智能生产应用案例，逐步深入地介绍射频识别技术，逻辑清晰，技术全面，案例新颖，具有很强的实操性。
本书写作过程中，在配图和公式编辑方面得到王延凯、卢安民等的帮助，在此表示感谢。
由于射频识别技术和智能制造技术发展迅速，相关技术日新月异，而且协议标准化工作任重道远，距离完善尚有很远的距离，并且编者的水平有限，书中存在不当之处在所难免，敬请读者批评指正。

著者

本书主要围绕射频识别技术及其智能制造应用展开, 内容涵盖射频识别的系统组成及服务、硬件设计、高频电路信号分析、天线设计与调制、网络安全及网络技术、射频识别与智能制造应用、射频识别在智慧物流和智慧仓储中的应用等。从器件到组网技术, 再到智能生产应用案例, 逐步深入地介绍射频识别技术, 很好地体现了射频识别的实时性、可视化、可溯源三大技术特征。本书内容全面, 结构清晰, 案例新颖, 具有很强的实操性。
本书可作为从事物联网开发和智能工业应用的工程研发人员(包括物联网系统架构师)的参考书, 也可作为高等院校物联网工程类、通信电子类、计算机类、自动化工程类本科生和研究生的教材。

第1章概述/ 1 
1.1射频识别技术/ 1
1.1.1射频识别技术的发展/ 3
1.1.2射频识别技术在物联网中的应用/ 4
1.2智能制造/ 7
1.2.1智能制造的概念/ 7
1.2.2智能制造的意义/ 9
1.2.3智能制造的发展/ 10
1.2.4中国制造2025与中国智造/ 11
1.2.5RFID在智能制造中的应用/ 12
1.3智能制造与射频识别的关系/ 13
参考文献/ 14

第2章射频识别系统组成/ 16 
2.1射频识别系统概述/ 16
2.1.1产品电子代码与射频识别技术/ 17
2.1.2射频识别系统的特点/ 20
2.1.3射频识别系统的工作流程/ 21
2.2射频识别系统的主要组成/ 22
2.3产品电子代码标准化/ 26
2.3.1EPCglobal网络设计的目标/ 27
2.3.2EPCglobal服务范围/ 27
2.3.3EPCglobal协议体系/ 28
2.4EPCglobal RFID实体单元及其主要功能/ 36
2.5RFID物联网的应用与价值/ 38
参考文献/ 39

第3章物联网中的射频识别服务/ 40 
3.1对象名称服务器/ 40
3.1.1ONS系统架构/ 40
3.1.2ONS解析服务的分类/ 41
3.1.3ONS的网络工作原理/ 43
3.2产品电子代码信息服务器/ 59
3.2.1EPCIS与GS1之间的关系/ 60
3.2.2EPCglobal信息服务EPCIS规范/ 62
3.3EPCIS 系统设计示例/ 68
3.3.1数据库设计/ 68
3.3.2EPCIS的文件目录/ 69
3.3.3EPCIS的系统流程/ 70
3.3.4EPCIS中Web服务技术/ 72
参考文献/ 73

第4章射频识别的硬件设计/ 75 
4.1射频电路设计基础/ 75
4.1.1射频与频段/ 76
4.1.2射频电路的一般结构/ 79
4.2无源器件的射频特性/ 80
4.3射频识别中的滤波器设计/ 85
4.3.1滤波器的基本结构和参数/ 86
4.3.2无源滤波器的设计/ 89
4.3.3有源滤波器的设计/ 97
参考文献/ 100

第5章射频电路中的高频电路信号分析/ 101 
5.1射频电路的基本理论/ 101
5.1.1小信号模型分析法/ 101
5.1.2基尔霍夫电压回路定律/ 106
5.1.3射频振荡电路基本理论/ 106
5.1.4反馈振荡器设计/ 109
5.1.5高频振荡器/ 112
5.2混频器/ 113
5.2.1混频器的原理/ 113
5.2.2混频器的性能指标/ 113
5.2.3混频器的分类/ 116
参考文献/ 116

第6章射频识别系统的天线设计与调制/ 118 
6.1天线理论基础与天线设计/ 118
6.1.1传输线基础知识/ 119
6.1.2基本振子的辐射/ 120
6.1.3天线的电参数/ 122
6.1.4天线阵的方向性/ 126
6.2RFID系统中的通信调制方式/ 127
6.2.1电子标签通信过程中的编码与调制/ 127
6.2.2射频识别系统的通信调制方式/ 135
6.2.3反射式射频识别系统的通信方式/ 137
6.3电子标签及标准概述/ 138
6.3.1电子标签/ 138
6.3.2电子标签相关标准/ 148
参考文献/ 154

第7章射频识别物联网的网络安全/ 157 
7.1物联网所面临的安全问题/ 158
7.2端管云架构下的安全机制/ 160
7.2.1终端感知层的安全/ 161
7.2.2网络安全/ 165
7.2.3云端安全/ 167
7.3下一代物联网安全方案/ 168
7.3.1物联网安全面临的问题/ 169
7.3.2物联网安全架构/ 171
7.4物联网中RFID的安全技术/ 172
7.4.1物联网中RFID面临的安全问题/ 172
7.4.2物联网RFID中潜在的攻击目标/ 173
7.4.3攻击方法/ 175
7.4.4电子标签的数据安全技术/ 178
参考文献/ 179

第8章射频识别网络技术/ 181 
8.15G通信/ 181
8.1.15G通信的应用/ 182
8.1.25G通信的关键技术/ 183
8.2MQTT协议/ 193
8.3NB-IoT和LoRa长距离通信/ 196
8.3.1NB-IoT通信/ 196
8.3.2LoRa长距离通信/ 198
参考文献/ 201

第9章射频识别与智能制造应用/ 203 
9.1智能制造/ 203
9.1.1智能制造背景和意义/ 203
9.1.2智能制造到工业4.0发展历程/ 204
9.2智能制造系统/ 206
9.3智慧工厂/ 208
9.3.1智慧工厂的架构/ 208
9.3.2智慧工厂发展重点环节/ 210
9.4射频识别在智能制造中的应用/ 212
9.4.1射频识别在汽车生产领域的应用/ 215
9.4.2射频识别技术在生产车间智能刀具管理中的应用/ 217
参考文献/ 221

第10章射频识别在智慧物流和智慧仓储中的应用/ 222 
10.1射频识别与智慧物流/ 223
10.2射频识别与智慧仓储/ 225
参考文献/ 230