物联网是新一代信息技术的重要组成部分，已经应用在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域，有效地推动了行业的智能化发展，使得有限的资源得到了更加合理的使用分配，从而提高了行业效率、效益。2021年7月，中国互联网协会发布了《中国互联网发展报告（2021）》，物联网市场规模达1.7万亿元，可见其市场潜力巨大。射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）作为物联网技术的关键技术之一，已经在畜牧养殖行业中得到广泛研究及应用，但如何控制成本、保证安全性、实现高通量识别技术仍是制约其高质量发展的关键问题。本书的主要内容是研究智慧畜牧RFID高效安全技术，包括植入式RFID芯片设计技术、高通量RFID防碰撞算法、轻量级安全认证协议、畜牧养殖RFID编码及应用等，全书共分为9章。第1章农业物联网与智慧畜牧：主要阐述本书的研究背景及意义，论述我国畜牧业现状及智慧化发展趋势，从破解产业发展瓶颈、规范畜牧行业健康发展、解决智慧畜牧核心技术“卡脖子”隐忧、打造智慧畜牧云平台和安全可信的智慧畜牧区块链平台五个方面，对我国自主安全可信智慧畜牧发展进行展望。第2章智慧畜牧RFID技术：对智慧畜牧RFID技术、基于RFID的智慧畜牧系统、无源植入式RFID芯片进行分析研究，重点对可注射式应答器、RFID集成温度传感器、RFID安全认证协议、RFID防碰撞算法的研究现状进行了综述分析。第3章无源植入式RFID芯片架构及数字基带：对无源植入式芯片架构及数字基带进行设计研究，重点对与集成温度传感器相关的数字基带功能与接口、芯片应用编码及温度读取方案、安全认证协议、防碰撞算法进行研究，以实现“一畜一码”的芯片应用为目标，对芯片应用编码方案进行研究设计。第4章超轻量级RFID双向安全认证协议：主要针对UHF RFID技术在农业物联网系统中兼顾成本与安全的认证协议进行研究，重点研究并提出了一种适用于无源植入式芯片的超轻量级RFID双向安全认证协议，并讨论分析了超轻量级计算、协议模型、安全性、抗攻击性等。同时，从通信成本、存储成本和计算成本三个方面，与相关同类协议进行了对比分析。第5章面向静态场景的RFID高效防碰撞算法：以无源植入式芯片在静态场景下的快速识别为研究对象，分析研究了静态防碰撞算法模型、低计算成本芯片数量估计模型、动态自适应帧长调整策略，设计提出了一种基于子帧和效率优先的防碰撞算法，并采用MATLAB软件进行了仿真验证。第6章面向动态场景的RFID高效防碰撞算法：以无源植入式芯片在动态场景下的快速识别为研究对象，对动态场景下的芯片数量估计模型、到达率模型、系统效率模型进行研究，基于DFSA算法优化设计了帧结构、识别过程、指令结构及帧长划分策略，设计提出了一种适用于动态场景的高效防碰撞算法，并采用MATLAB软件进行了仿真验证。第7章RFID防碰撞算法RTL级仿真验证：对设计的芯片应用编码及温度读取方案、安全认证协议、防碰撞算法采用硬件描述语言Verilog HDL进行行为级建模，并用ModelSim仿真软件进行了仿真验证，验证了算法在数字集成电路RTL级的正确性。第8章基于无源植入式RFID芯片的智慧畜牧典型案例：将无源植入式RFID芯片应用于猪只体温及饮水行为监测，建立了智慧猪舍监控系统。同时，设计了系统的实验方案，对实验结果进行了详细介绍。第9章结论与展望：对本书取得的研究成果与创新点进行了总结，并展望了未来研究问题及方向。张国锋编写了本书的第3～8章，陈晓编写了本书的第1、2章，冯斌编写了本书的第9章，陈晓与冯斌对本书内容进行了全面整理和校对。本书内容主要是作者近年来在国内外同行理论研究的基础上获得的一些新的研究进展，可作为物联网及相关领域研究生及学者的参考用书。本书的出版列为“泰山学院学术著作出版基金资助”项目，同时得到了山东省自然科学基金项目“许可链中共享数据的隐私保护及访问控制机制研究（项目批准号：ZR2021QF056）”、山东省重点研发计划（软科学项目）（项目批准号：2021RKL02002）、泰山学院引进人才科研启动项目“基于区块链的可信农业物联网系统研究及示范（项目批准号：Y-01-2020017）”的资助。在本书撰写过程中，得到了国内很多学者的支持和帮助，特别是科学技术部火炬高技术产业开发中心贾敬敦主任、中国农业大学高万林教授、中国科学院半导体研究所肖宛昂研究员等，他们对各项技术、研究内容、实验方案等都给予了热情指导和帮助，提出了宝贵的建设性意见，在此深表感谢。另外，书中参考了很多文献资料及经典算法，在此对算法的提出者及文献资料的原作者表示深深的感谢。山东省数据安全与隐私保护青年创新团队负责人、泰山学院各级领导对本书的出版给予了很大的支持和鼓励，在此表示衷心的感谢。最后，要感谢我的家人们，你们为家庭全方位的付出，才使我有精力全身心地投入到本书的撰写中。你们辛苦了！由于作者研究水平有限，掌握知识存在局限性，本书中难免有错误或不足之处，恳请读者朋友多提宝贵意见，共同探讨物联网技术、RFID技术在智慧农业、智慧畜牧中的应用。张国锋
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