農業(yè)物聯(lián)網RFID技術

前言
第1章 農業(yè)物聯(lián)網與智慧畜牧1
　1.1 研究背景及意義1
　1.2 我國畜牧業(yè)現(xiàn)狀及智慧化發(fā)展趨勢2
1.2.1 智慧畜牧核心技術2
1.2.2 智慧畜牧現(xiàn)狀及趨勢3
1.2.3 智慧畜牧概念4
　1.3 自主安全可信智慧畜牧展望4
1.3.1 加強新型畜牧業(yè)智能裝備研發(fā)，
破解產業(yè)發(fā)展瓶頸4
1.3.2 制定智慧畜牧行業(yè)標準，規(guī)范
畜牧行業(yè)健康發(fā)展5
1.3.3 研制畜牧專用芯片，解決智慧
畜牧核心技術“卡脖子”隱憂5
1.3.4 “云+端”，打造立體智慧畜牧云
平臺5
1.3.5 自主可控發(fā)展，打造安全可信智慧
畜牧區(qū)塊鏈平臺5
　1.4 小結6
第2章 智慧畜牧RFID技術7
　2.1 智慧畜牧RFID技術概述7
　2.2 基于RFID的智慧畜牧系統(tǒng)7
　2.3 無源植入式RFID芯片8
　2.4 無源植入式芯片技術研究現(xiàn)狀8
2.4.1 可注射式應答器8
2.4.2 RFID集成溫度傳感器10
2.4.3 RFID安全認證協(xié)議12
2.4.4 RFID防碰撞算法13
　2.5 小結14
第3章 無源植入式RFID芯片架構及
數(shù)字基帶15
　3.1 芯片架構研究15
3.1.1 芯片整體架構15
3.1.2 芯片功能模塊16
　3.2 芯片數(shù)字基帶設計18
3.2.1 芯片數(shù)字基帶架構及功能18
3.2.2 芯片應用編碼及溫度讀取方案21
3.2.3 芯片安全認證協(xié)議22
3.2.4 芯片防碰撞算法22
　3.3 芯片參考技術標準分析23
3.3.1 UHF RFID空中接口標準23
3.3.2 動物射頻識別—代碼結構標準25
3.3.3 農業(yè)農村部畜禽標識和養(yǎng)殖檔案
管理辦法27
　3.4 芯片應用編碼方案研究與設計27
3.4.1 基于畜禽標識的國家動物代碼
可行性分析28
3.4.2 基于GB/T標準的芯片應用編碼
擴展性分析28
3.4.3 芯片應用編碼優(yōu)化方案設計29
　3.5 小結30
第4章 超輕量級RFID雙向安全認證
協(xié)議31
　4.1 引言31
　4.2 超輕量級計算及協(xié)議安全性分析31
4.2.1 超輕量級計算31
4.2.2 IoT-UMAP協(xié)議分析33
　4.3 協(xié)議模型研究與設計37
4.3.1 協(xié)議設計理念38
4.3.2 模型定義38
4.3.3 超輕量級雙向安全認證協(xié)議設計38
　4.4 協(xié)議安全性及性能評價40
4.4.1 安全性能評價40
4.4.2 抗攻擊性能評價41
4.4.3 通信性能評價42
4.4.4 存儲性能評價43
4.4.5 計算性能評價43
　4.5 小結44
第5章 面向靜態(tài)場景的RFID高效
防碰撞算法45
　5.1 引言45
　5.2 算法基礎模型研究45
5.2.1 標準Q防碰撞算法45
5.2.2 幀長調整策略46
5.2.3 芯片數(shù)量估計模型46
5.2.4 時間效率和系統(tǒng)效率模型48
　5.3 靜態(tài)高效防碰撞算法設計49
5.3.1 算法設計思想49
5.3.2 低計算成本芯片數(shù)量估計模型49
5.3.3 動態(tài)自適應幀長調整策略50
5.3.4 基于子幀和效率優(yōu)先的防碰撞
算法52
　5.4 仿真實驗及討論分析54
5.4.1 優(yōu)幀長仿真分析54
5.4.2 算法性能仿真分析58
　5.5 小結61
第6章 面向動態(tài)場景的RFID高效
防碰撞算法62
　6.1 引言62
　6.2 算法基礎理論及動態(tài)場景模型設計62
6.2.1 基礎理論分析研究63
6.2.2 芯片動態(tài)到達過程模型65
6.2.3 通信時序模型66
6.2.4 芯片動態(tài)識別過程模型67
6.2.5 芯片到達率模型69
　6.3 動態(tài)場景防碰撞算法設計70
6.3.1 算法設計思想70
6.3.2 幀結構和過程優(yōu)化71
6.3.3 指令結構優(yōu)化71
6.3.4 幀過程劃分策略設計72
6.3.5 動態(tài)場景DFSA算法73
　6.4 仿真實驗及討論分析75
6.4.1 識別等待時間76
6.4.2 漏讀率77
6.4.3 識別速度78
6.4.4 系統(tǒng)效率79
6.4.5 指令傳輸策略對比80
　6.5 小結81
第7章 RFID防碰撞算法RTL級仿真
驗證82
7.1 RFID應用編碼及溫度讀取RTL
仿真82
7.1.1 RTL代碼設計82
7.1.2 RTL仿真驗證85
　7.2 RFID安全認證協(xié)議RTL仿真86
7.2.1 RTL代碼設計87
7.2.2 RTL仿真驗證90
　7.3 RFID防碰撞算法RTL仿真91
7.3.1 RFID靜態(tài)防碰撞算法RTL代碼
設計92
7.3.2 RFID靜態(tài)防碰撞算法RTL仿真
驗證94
7.3.3 RFID動態(tài)防碰撞算法RTL代碼
設計96
7.3.4 RFID動態(tài)防碰撞算法RTL仿真
驗證98
　7.4 RFID芯片應答過程FPGA驗證100
7.4.1 實驗環(huán)境與方案100
7.4.2 工程編譯及綜合101
7.4.3 實驗結果102
　7.5 小結104
第8章 基于無源植入式RFID芯片的
智慧畜牧典型案例105
　8.1 牲畜健康監(jiān)測研究105
8.1.1 體溫監(jiān)測105
8.1.2 飲水監(jiān)測105
8.2 基于無源植入式RFID芯片的豬體溫
及飲水監(jiān)測系統(tǒng)106
8.2.1 系統(tǒng)整體設計106
8.2.2 系統(tǒng)硬件方案107
8.2.3 系統(tǒng)安裝與實現(xiàn)108
　8.3 系統(tǒng)測試與驗證110
8.3.1 試驗材料與方案110
8.3.2 體溫及飲水監(jiān)測試驗111
8.3.3 芯片植入深度試驗113
8.3.4 體溫變化監(jiān)測試驗113
8.3.5 飲水行為監(jiān)測試驗114
　8.4 小結115
第9章