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物联网RFID技术——批量识别、防碰撞及应用

  • 作 者:王祖良 张婷
  • 策划编辑:李惠萍
  • 书代号:626400
  • I S B N:978-7-5606-5962-6
  • 出版日期:2021-01
  • 印刷日期:2021-01
  • 业务分类:专著;
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内容简介
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本书针对物联网射频识别关键技术——标签防碰撞方法进行了深入讨论,在介绍射频识别技术系统组成、射频识别技术防碰撞方法的基础上,提出了基于非线性估计的标签防碰撞方法和基于弦截迭代的标签防碰撞方法,最后给出了RFID在多个领域的应用案例。本书采用由面到线到点、由浅入深的思路,循序渐进地引导读者进行学习。

本书可作为高等院校计算机、电子和物联网相关专业研究生的教材,也可作为物联网射频识别领域研究人员和相关工程技术人员的参考用书。

物联网技术是居于信息技术领域前沿,具有广阔应用前景的新一代信息技术。随着工业4.0、互联网+等新理念、新技术的发展,物联网的外延和内涵也在不断地演进和发展,并呈螺旋式上升趋势。作为物联网的核心技术,射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)在新一代信息技术中的角色也从早期标识识别的支撑技术逐步发展转型为无源感知的代表性技术。利用射频识别技术可以将“智能”嵌入到每一个物理对象中,提供一种低成本的通信方式,以实现物理节点之间的有效沟通,让最简单的物理对象也能够被自动识别和智能感知。其在智能交通、智能物流、智能生产线管理、食品溯源、智慧血液管理等领域有着广阔的应用前景,并且正在大规模推广应用。在这些应用中,一个显著的特点就是标签数量变化范围大、要求在移动中快速准确地批量识别标签。

出于对电子标签成本控制以及标签长时间不间断工作需求的考虑,目前在各领域普遍采用无源被动式电子标签。被动式电子标签之间没有通信链路,当阅读器发出识别指令后,标签之间不具有协作机制,有可能出现多个标签同时向阅读器响应的情况,引发标签信号碰撞(简称标签碰撞),导致信息回传失败。标签碰撞是影响标签批量识别性能的关键因素,降低了系统识别效率,导致目标移动环境中的标签漏读。标签防碰撞方法是RFID系统的关键核心技术之一,在学术界和工业界均得到了广泛的关注。经过学者广泛而深入的研究,在标签防碰撞算法方面已取得了大量的研究成果。为满足RFID技术在目标移动和标签数量大动态变化环境中批量、快速、无遗漏识别的需要,在介绍射频识别技术系统组成、射频识别技术防碰撞方法的基础上,本书创造性地提出了基于非线性估计的标签防碰撞方法和基于弦截迭代的标签防碰撞方法。理论分析和仿真实验表明,本书所提出的方法具有标签估计精度高、算法迭代次数少、适用于大规模批量识别标签应用环境等优点。本书最后一章给出了RFID在猕猴桃提质增效、农产品溯源等多个领域的应用案例。

本书各章节按照知识逻辑递进展开,便于读者建立完备的知识体系。具体篇章结构和逻辑递进关系分析如下:

第一章为绪论,首先简要介绍了物联网与RFID技术的关系,引出RFID技术在物联网中的地位;然后简要介绍了自动识别技术、RFID技术及特点、标签批量识别关键技术等。其中标签批量识别引起的信号碰撞作为RFID核心关键问题,是普遍存在而又必须要解决的问题,是本书的重点内容。为便于零基础的读者阅读本书,第2章对RFID系统的基本组成、工作原理、RFID底层通信方式等进行了简要介绍,还特别介绍了EPC_Global和ISO-18000 标准,这两个标准作为目前最为主流的技术标准,对理解RFID技术概况和工程应用具有重要的作用。第3章在对RFID防碰撞技术进行综述性介绍的基础上,重点介绍了全球范围内该领域经典研究成果和最新创新内容。第4章和第5章是本书提出的创造性研究成果。其中第4章介绍了基于非线性估计的标签防碰撞方法,给出了基本定义、命令定义、基本处理流程、初始标签数估计方法等,并通过仿真实验对所提方法进行验证。第5章介绍了基于弦截迭代的标签防碰撞方法,给出了算法模型、处理流程、基于弦截迭代的标签数估计等,并通过仿真实验对所提出的方法进行验证。第6章介绍了RFID在多领域的应用实例,包括10种应用场景的方案设计,将理论知识与实际应用高度结合。本书以陕西省重点研发计划重点项目(项目编号:2018ZDXM-NY-014)为依托。该重点项目运用射频识别技术研发并实施猕猴桃全产业链智能感知系统,建立了基于物联网的农情信息协同感知与智能化数据处理平台。

本书由西京学院物联网与大数据技术研究中心王祖良教授、张婷讲师著,王祖良教授负责全书结构的设计以及第1~5章的撰写,张婷负责第6章的撰写,西京学院研究生曹闯东协助完成第3章的撰写,西京学院研究生于洪涛、王少飞、李臣辉和西北大学本科生王羽凡等为本书撰写提供了协助和支持。

编 者

2020.10

本书针对物联网射频识别关键技术——标签防碰撞方法进行了深入讨论,在介绍射频识别技术系统组成、射频识别技术防碰撞方法的基础上,提出了基于非线性估计的标签防碰撞方法和基于弦截迭代的标签防碰撞方法,最后给出了RFID在多个领域的应用案例。

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