《普通高等教育计算机规划教材:物联网概论》以物联网中的数据流动为主线描述了物联网的基本概念和体系结构,从物品信息编码到自动识别、从传感器到传感器网络、从局部网络到互联网、从终端设备到数据中心、从嵌入式系统到服务器集群、从数据融合到云计算、从设计思想到物联网标准,以广度为主,阐述了组建物联网的各种集成技术和所涉及的概念。
《普通高等教育计算机规划教材:物联网概论》可作为物联网工程、计算机、通信工程、电子信息相关专业的本科生和研究生物联网课程的入门教材,也可作为工程技术人员了解物联网整体概况和具体技术实现的参考用书。
出版说明
前言
教学建议
第1章 物联网体系结构
1.1 物联网的发展背景
1.2 物联网的概念
1.2.1 物联网的定义
1.2.2 物联网与各种网络之间的关系
1.3 物联网的体系结构
1.3.1 感知层
1.3.2 传输层
1.3.3 处理层
1.3.4 应用层
1.4 物联网的关键技术
1.4.1 自动识别技术
1.4.2 传感技术
1.4.3 网络技术
1.4.4 数据处理技术
1.5 物联网的发展趋势和组网结构
习题
第2章 物品信息编码
2.1 物品的分类与编码
2.1.1 物品的分类
2.1.2 物品编码及其载体
2.1.3 EAN.UCC系统的物品编码
2.2 一维条码
2.2.1 一维条码的构成和分类
2.2.2 一维条码的种类
2.3 二维码
2.3.1 二维码的特点和分类
2.3.2 PDF417码
2.3.3 QR码
2.3.4 汉信码
2.3.5 其他二维码及复合码
2.3.6 一维条码和二维码的应用
2.4 产品电子代码EPC
2.4.1 EPC的产生与发展
2.4.2 EPC编码体系
2.4.3 EPC编码实例
2.4.4 EPC系统
2.4.5 EPC应用举例
2.5 其他电子编码
2.5.1 ISO编码体系
2.5.2 日本泛在中心(UIDcenter)体系
习题
第3章 自动识别技术
3.1 自动识别技术概述
3.1.1 自动识别技术的概念
3.1.2 自动识别技术的分类
3.1.3 自动识别系统的构成
3.2 条码识别
3.2.1 条码的编制和印刷
3.2.2 条码阅读器
3.2.3 条码数据处理
3.3 RFID技术及其分类
3.4 RFID系统的构成
3.4.1 电子标签
3.4.2 RFID读写器
3.4.3 应用系统
3.4.4 RFID系统中间件
3.5 RFID系统的能量传输和防碰撞机制
3.5.1 能量传输方式
3.5.2 RFID系统的防碰撞机制
3.6 NFC
3.6.1 NFC的技术特点
3.6.2 NFC系统工作原理
3.7 其他自动识别技术
3.7.1 卡识别
3.7.2 语音识别
3.7.3 光学字符识别
3.7.4 生物识别
3.8 自动识别技术比较
习题
第4章 嵌入式系统
4.1 嵌入式系统的概念和发展
4.1.1 嵌入式系统的定义
4.1.2 嵌入式系统的特点
4.1.3 嵌入式系统的发展阶段
4.1.4 物联网中的嵌入式系统
4.2 嵌入式系统的结构
4.2.1 硬件层
4.2.2 硬件抽象层
4.2.3 系统软件层
4.2.4 应用软件层
4.3 嵌入式处理器的分类
4.3.1 嵌入式微控制器
4.3.2 嵌入式数字信号处理器
4.3.3 嵌入式微处理单元MPU
4.3.4 片上系统SoC
4.4 嵌入式操作系统
4.4.1 μC/OS-Ⅱ
4.4.2 TRON
4.4.3 嵌入式Linux
4.4.4 iOS
4.4.5 Android
4.4.6 其他嵌入式操作系统
4.5 嵌入式系统的开发
4.5.1 单片机平台上的嵌入式应用开发
4.5.2 智能终端上的嵌入式应用开发
4.6 嵌入式系统的应用领域
4.6.1 工业自动化
4.6.2 商业应用
4.6.3 网络设备
4.7 嵌入式系统的前景
4.7.1 嵌入式系统的现状
4.7.2 嵌入式系统的技术瓶颈
4.7.3 嵌入式系统的发展趋势
习题
第5章 定位技术
5.1 定位技术概述
5.1.1 定位的性能指标
5.1.2 定位技术的分类
5.1.3 定位技术在物联网中的发展
5.2 基于移动终端的定位
5.2.1 全球定位系统GPS
5.2.2 其他定位导航系统
5.3 基于网络的定位技术
5.3.1 基于移动通信网络的定位
5.3.2 基于无线局域网的定位
5.3.3 其他基于短距离无线通信网络的定位
5.4 混合定位
5.5 基于位置的服务
5.5.1 LBS系统的组成
5.5.2 LBS体系结构
5.5.3 LBS的核心技术
5.5.4 LBS的漫游和异地定位
5.5.5 LBS的计算模式
5.5.6 位置服务与移动互联网
5.5.7 位置服务与增强现实技术(AR)
习题
第6章 传感器
6.1 传感器的基本概念
6.1.1 传感器的定义
6.1.2 传感器的构成
6.1.3 传感器的特性
6.2 传感器种类
6.2.1 阻抗型传感器
6.2.2 电压型传感器
6.2.3 磁敏型传感器
6.2.4 光纤传感器
6.2.5 气体传感器
6.3 新型传感器
6.3.1 多功能传感器
6.3.2 MEMS传感器
6.3.3 智能传感器
习题
第7章 传感器网络
第8章 物联网的接入和承载
第9章 互联网
第10章 物联网的数据处理
第11章 物联网的安全与管理
第12章 物联网应用
第13章 物联网标准及发展
附录 习题参考答案或提示
参考文献
第1章 物联网体系结构
物联网(The Internet of Things,IOT)就是将所有物品通过自动识别、传感器等信息采集技术与互联网连接起来,实现物品的智能化管理。
物联网是信息技术发展到一定阶段后出现的集成技术,这种集成技术具有高度的聚合性和提升性,涉及的领域比较广泛,被认为是继计算机、互联网和移动通信技术之后信息产业最新的革命性发展。
1.1 物联网的发展背景
互联网技术的发展和移动通信网络的普及已经改变了人们的生活。短信取代了电报,网络会议减少,出差旅行,微博就像提供了一个个人广播电台,让人们进入了自媒体时代。互联网构造了一个虚拟的信息世界,人们在这个虚拟世界中可以随时随地交流各种信息。 互联网的缺点是不能实时提供真实世界的信息。当人们走进超市时,自然而然地想知道要买的商品位于哪个货架,价格是多少,这就需要人和物、物和物之间能够进行信息交流,于是,物联网应运而生。手机支付、高速公路的不停车收费、智能家居等正在走人人们的生活,而这些只不过是物联网应用的初级阶段。
1999年,美国麻省理工学院的自动识别(Auto-ID)中心(2003年改为实验室)在研究射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID)时提出了物联网的概念雏形,最初是针对物流行业的自动监控和管理系统设计的,其设想是给每个物品都添上电子标签,通过自动扫描设备,在互联网的基础上,构造一个物一物通信的全球网络,目的是实现物品信息的实时共享。1999年,中国科学院启动传感网项目,开始了中国物联网的研究,以便利用传感器组成的网络采集真实环境中的物体信息。2003年,美国《技术评论》把传感网络技术评为未来改变人们生活的十大技术之首。
2005年,国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了物联网的概念。报告指出,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过互联网主动进行信息交换。ITU扩展了物联网的定义和范围,使其不再只是基于RFID,而是利用嵌入到各种物品中的短距离移动收发器,把人与人的通信延伸到人与物、物与物的通信。
2009年,IBM公司提出智慧地球的概念,得到美国政府批准,计划投资新一代的智慧型基础设施。IBM认为信息技术(Information Technology,IT)产业下一阶段的任务是把新一代IT充分运用在各行各业中,具体说,就是把传感器嵌入到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并进行连接,形成物联网。
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