物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用教程

目     錄
　　
第1章  緒論    1
1.1  物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展    2
1.1.1  美國“智慧地球”戰(zhàn)略    3
1.1.2  中國“感知中國”計劃    3
1.1.3  日本及歐盟發(fā)展計劃    4
1.2  物聯(lián)網(wǎng)的基本概念    5
1.2.1  物聯(lián)網(wǎng)的定義    5
1.2.2  物聯(lián)網(wǎng)的特征    6
1.2.3  物聯(lián)網(wǎng)與各種網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系    7
1.3  物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)    9
1.3.1  感知層    13
1.3.2  網(wǎng)絡(luò)層    13
1.3.3  應(yīng)用層    14
1.4  物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)    15
1.4.1  感知層的支撐技術(shù)    15
1.4.2  網(wǎng)絡(luò)層的支撐技術(shù)    17
1.4.3  應(yīng)用層的支撐技術(shù)    18
1.5  物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例    19
1.5.1  精細(xì)農(nóng)牧業(yè)    19
1.5.2  智能電網(wǎng)    20
1.5.3  智能交通    20
1.5.4  智慧物流    20
1.5.5  智能家居    21
1.5.6  智慧醫(yī)療    21
1.5.7  智能安防    21
小結(jié)    21
習(xí)題    22
實踐——調(diào)研物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例    22
第2章  自動識別技術(shù)    23
2.1  自動識別技術(shù)概述    24
2.1.1  自動識別技術(shù)的概念    24
2.1.2  自動識別技術(shù)的分類    24
2.1.3  自動識別系統(tǒng)的構(gòu)成    25
2.2  物品信息編碼及識別技術(shù)    26
2.2.1  物品信息編碼發(fā)展簡史    26
2.2.2  條碼技術(shù)概述    27
2.2.3  條碼識別系統(tǒng)處理流程    32
2.3  射頻識別    36
2.3.1  RFID系統(tǒng)工作原理    36
2.3.2  RFID系統(tǒng)分類    39
2.3.3  RFID系統(tǒng)組成    42
2.3.4  RFID系統(tǒng)的防碰撞機制及防沖突算法    48
2.3.5  RFID應(yīng)用前景    50
2.4  卡識別    51
2.4.1  磁卡識別技術(shù)    51
2.4.2  IC卡識別技術(shù)    52
2.5  語音識別    53
2.5.1  語音識別系統(tǒng)分類    54
2.5.2  語音識別工作原理    54
2.6  光學(xué)字符識別    56
2.7  生物識別    57
小結(jié)    58
習(xí)題    59
實踐——調(diào)研RFID及生物識別技術(shù)    59
第3章  傳感器與無線傳感網(wǎng)    61
3.1  傳感器概述            62
3.1.1  傳感器的定義    62
3.1.2  傳感器的構(gòu)成    63
3.1.3  傳感器的特性    63
3.1.4  傳感器的種類    65
3.1.5  傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展    67
3.2  常用傳感器            69
3.2.1  溫度傳感器    69
3.2.2  濕度傳感器    71
3.2.3  氣敏傳感器    73
3.2.4  應(yīng)變片式傳感器    74
3.2.5  霍爾傳感器    76
3.2.6  超聲波傳感器    77
3.3  新型傳感器            78
3.3.1  多功能傳感器    79
3.3.2  MEMS傳感器    80
3.3.3  智能傳感器    83
3.4  傳感器的應(yīng)用    87
3.4.1  傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀    87
3.4.2  傳感器應(yīng)用案例    88
3.5  無線傳感網(wǎng)概述    90
3.5.1  無線傳感網(wǎng)的組成    91
3.5.2  無線傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)    93
3.5.3  無線傳感網(wǎng)的特征            94
3.5.4  無線傳感網(wǎng)的接入     96
3.6  無線傳感網(wǎng)的通信協(xié)議    97
3.6.1  MAC協(xié)議    97
3.6.2  路由協(xié)議    100
3.6.3  傳輸協(xié)議    104
3.7  無線傳感網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)    105
3.7.1  無線傳感網(wǎng)的組網(wǎng)模式    105
3.7.2  ZigBee概述    105
3.7.3  ZigBee協(xié)議的特點    106
3.7.4  ZigBee協(xié)議的設(shè)備和結(jié)構(gòu)    107
3.7.5  ZigBee協(xié)議棧    108
3.7.6  6LoWPAN          111
3.8  無線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)    114
3.8.1  拓?fù)淇刂?nbsp;   114
3.8.2  時間同步    115
3.8.3  數(shù)據(jù)融合    117
3.9  無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用    120
小結(jié)    121
習(xí)題    121
實踐——調(diào)研高鐵使用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)    122
第4章  定位技術(shù)    125
4.1  定位技術(shù)概述    126
4.1.1  定位技術(shù)的早期發(fā)展    126
4.1.2  定位的性能指標(biāo)    127
4.1.3  定位技術(shù)的分類    127
4.1.4  定位技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)    128
4.2  全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)    128
4.2.1  美國GPS    128
4.2.2  俄羅斯GLONASS    133
4.2.3  中國BDS    134
4.2.4  歐洲GALILEO    135
4.3  基于網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)    137
4.3.1  基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的定位    137
4.3.2  基于無線局域網(wǎng)的定位    140
4.4  感知定位技術(shù)    142
4.4.1  藍(lán)牙定位技術(shù)    142
4.4.2  基于ZigBee的定位技術(shù)    143
4.4.3  基于RFID的定位技術(shù)    143
4.4.4  基于紅外的定位技術(shù)    144
4.4.5  超聲波定位技術(shù)    144
4.4.6  超寬帶定位技術(shù)    145
4.5  混合定位    145
4.5.1  A-GPS    145
4.5.2  GPSOne    147
4.6  基于位置的服務(wù)    147
4.6.1  LBS發(fā)展歷程    148
4.6.2  LBS系統(tǒng)構(gòu)成    149
4.6.3  LBS核心技術(shù)    150
4.6.4  LBS服務(wù)模式    151
4.6.5  LBS應(yīng)用案例——AR    153
小結(jié)    154
習(xí)題    154
實踐——調(diào)研物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)應(yīng)用案例    155
第5章  智能嵌入技術(shù)    157
5.1  嵌入式系統(tǒng)概述    158
5.1.1  基本概念    158
5.1.2  基本特點    158
5.1.3  發(fā)展過程    159
5.2  嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    159
5.2.1  硬件層    160
5.2.2  硬件抽象層    160
5.2.3  系統(tǒng)軟件層    161
5.2.4  應(yīng)用軟件層    161
5.3  嵌入式微處理器的分類    161
5.3.1  嵌入式微控制器    162
5.3.2  嵌入式數(shù)字信號處理器    162
5.3.3  嵌入式微處理單元    163
5.3.4  片上系統(tǒng)    163
5.4  嵌入式操作系統(tǒng)    164
5.4.1  嵌入式操作系統(tǒng)概述    164
5.4.2  嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展    165
5.4.3  典型的嵌入式操作系統(tǒng)    166
5.5  智能嵌入技術(shù)的應(yīng)用    171
5.5.1  工業(yè)自動化    171
5.5.2  商業(yè)應(yīng)用    171
5.5.3  網(wǎng)絡(luò)設(shè)備    171
5.5.4  智能家居    172
5.5.5  機器人    173
5.6  智能嵌入技術(shù)的發(fā)展趨勢    173
小結(jié)    174
習(xí)題    174
實踐——配置Android系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境    174
第6章  通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)    175
6.1  有線接入技術(shù)    177
6.1.1  Ethernet接入技術(shù)    177
6.1.2  ADSL接入技術(shù)    178
6.1.3  HFC接入技術(shù)    179
6.1.4  光纖接入技術(shù)    179
6.1.5  電力線接入技術(shù)    180
6.2  無線接入技術(shù)    181
6.2.1  Wi-Fi技術(shù)(IEEE 802.11)            182
6.2.2  Blue-Tooth技術(shù)(IEEE 802.15.1)    185
6.2.3  UWB技術(shù)(IEEE 802.15.3)            187
6.2.4  ZigBee技術(shù)(IEEE 802.15.4)    189
6.2.5  紅外通信技術(shù)(IrDA)    189
6.2.6  IEEE 802.16(Wi-Max)    191
6.2.7  IEEE 802.20(MBWA)    192
6.3  移動通信網(wǎng)絡(luò)    192
6.3.1  1G——代移動通信技術(shù)    192
6.3.2  2G——第二代移動通信技術(shù)    193
6.3.3  3G——第三代移動通信技術(shù)    196
6.3.4  4G——第四代移動通信技術(shù)    198
6.3.5  5G——第五代移動通信技術(shù)    201
6.4  核心網(wǎng)    202
6.4.1  核心傳輸網(wǎng)絡(luò)    202
6.4.2  核心交換網(wǎng)絡(luò)    204
小結(jié)    205
習(xí)題    205
實踐——調(diào)研智能電網(wǎng)所用到的通信技術(shù)    205
第7章  物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)    207
7.1  物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)概述    208
7.2  物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務(wù)    211
7.2.1  物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務(wù)的工作原理    211
7.2.2  ONS結(jié)構(gòu)與服務(wù)方式    213
7.2.3  ONS工作流程    215
7.3  物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布服務(wù)    218
7.3.1  物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布服務(wù)的工作原理    218
7.3.2  EPCIS的功能與作用    219
7.3.3  EPCIS系統(tǒng)設(shè)計    221
7.4  實體標(biāo)記語言PML    223
7.4.1  PML概述    223
7.4.2  PML核心思想    224
7.4.3  PML的組成與設(shè)計方法    226
7.4.4  PML設(shè)計舉例    228
小結(jié)    229
習(xí)題    229
實踐——ISO、EPC Global及UID三大RFID標(biāo)準(zhǔn)體系    229
第8章  海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)    231
8.1  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)概述    232
8.1.1  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點    232
8.1.2  物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)    233
8.2  海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)    234
8.2.1  海量數(shù)據(jù)存儲需求    234
8.2.2  數(shù)據(jù)存儲分類    235
8.2.3  數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的發(fā)展演變    236
8.3  云計算與物聯(lián)網(wǎng)    239
8.3.1  服務(wù)器技術(shù)的發(fā)展    239
8.3.2  數(shù)據(jù)中心的基本概念    241
8.3.3  云計算的基本概念    243
8.3.4  云計算系統(tǒng)的組成    245
8.3.5  云計算與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系    248
8.3.6  云計算在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用    249
8.4  數(shù)據(jù)融合技術(shù)    253
8.4.1  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)    253
8.4.2  數(shù)據(jù)融合的分類    254
8.5  普適計算與物聯(lián)網(wǎng)    256
8.5.1  普適計算技術(shù)的特征    257
8.5.2  普適計算的系統(tǒng)組成    258
8.5.3  普適計算的體系結(jié)構(gòu)    258
8.6  人工智能與物聯(lián)網(wǎng)    259
小結(jié)    260
習(xí)題    260
實踐——調(diào)研云計算服務(wù)方案    260
第9章  物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用    263
9.1  智能工業(yè)    264
9.1.1  智能工業(yè)的概念    264
9.1.2  智能工業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域    264
9.1.3  物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)自動化    265
9.1.4  智能化的制造技術(shù)    265
9.1.5  智能工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)    267
9.2  智慧農(nóng)業(yè)    268
9.2.1  智慧農(nóng)業(yè)的概念    268
9.2.2  智慧農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)    268
9.2.3  智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)方案    270
9.2.4  智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用實例    271
9.3  智能物流    273
9.3.1  智能物流的概念    273
9.3.2  智能物流的主要技術(shù)    273
9.3.3  物聯(lián)網(wǎng)對物流的影響    275
9.3.4  智能物流的發(fā)展方向    277
小結(jié)    280
習(xí)題    280
實踐——精細(xì)農(nóng)業(yè)智能大棚系統(tǒng)設(shè)計    280
第10章  物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)    283
10.1  物聯(lián)網(wǎng)的安全架構(gòu)    284
10.1.1  物聯(lián)網(wǎng)面臨的安全風(fēng)險    284
10.1.2  物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全架構(gòu)的特點    286
10.1.3  物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全架構(gòu)的組成    286
10.2  物聯(lián)網(wǎng)的安全威脅    287
10.2.1  感知層安全    288
10.2.2  網(wǎng)絡(luò)層安全    293
10.2.3  應(yīng)用層安全    296
10.3  物聯(lián)網(wǎng)安全關(guān)鍵技術(shù)    297
10.3.1  密鑰管理技術(shù)    297
10.3.2  身份認(rèn)證技術(shù)    299
10.3.3  訪問控制技術(shù)    300
小結(jié)    301
習(xí)題    301
實踐——調(diào)研物聯(lián)網(wǎng)安全威脅    301
參考文獻(xiàn)    302