了得網研究生_物聯網技術及應用教程

編輯推薦

《物聯網技術及應用教程》緊跟物聯網技術的前沿發展，應用大量實際工程案例輔助教學，使學生在學習之後具備初步的實際工程應用技能。

內容簡介

《物聯網技術及應用教程》追蹤物聯網領域的*技術發展方向與行業應用案例，以數據流動為主線，分感知、網絡、應用三層講述物聯網的概念與體繫結構。感知層的功能是數據的采集與物體的識別，著重講述自動識別技術、定位技術、智能嵌入技術、傳感器及組網技術；網絡層的功能是數據的可靠傳輸與智能處理，重點講述各種網絡接入技術，特別是無線接入技術，同時講述物聯網網絡服務與海量數據存儲與處理技術；應用層的功能是數據的行業應用，重點講述不同的物聯網技術在不同行業的具體應用方案。
《物聯網技術及應用教程》可作為物聯網專業、網絡工程專業大學本科教材，也可以作為高職院校、培訓機構的物聯網專業培訓教材，另外對從事物聯網、計算機網絡的工程技術人員也有一定的學習和參考價值。

目錄

第1章緒論 1
1.1 物聯網的起源與發展 2
1.1.1 美國“智慧地球”戰略 3
1.1.2 中國“感知中國”計劃 3
1.1.3 日本及歐盟發展計劃 4
1.2 物聯網的基本概念 5
1.2.1 物聯網的定義 5
1.2.2 物聯網的特征 6
1.2.3 物聯網與各種網絡的關繫 7
1.3 物聯網的體繫結構 9
1.3.1 感知層 13
1.3.2 網絡層 13目     錄

第1章緒論   1
1.1 物聯網的起源與發展   2
1.1.1 美國“智慧地球”戰略   3
1.1.2 中國“感知中國”計劃   3
1.1.3 日本及歐盟發展計劃   4
1.2 物聯網的基本概念   5
1.2.1 物聯網的定義   5
1.2.2 物聯網的特征   6
1.2.3 物聯網與各種網絡的關繫   7
1.3 物聯網的體繫結構   9
1.3.1 感知層   13
1.3.2 網絡層   13
1.3.3 應用層   14
1.4 物聯網的支撐技術   15
1.4.1 感知層的支撐技術   15
1.4.2 網絡層的支撐技術   17
1.4.3 應用層的支撐技術   18
1.5 物聯網應用案例   19
1.5.1 精細農牧業   19
1.5.2 智能電網   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 智慧醫療   21
1.5.7 智能安防   21
小結   21
習題   22
實踐——調研物聯網應用案例   22
第2章自動識別技術   23
2.1 自動識別技術概述   24
2.1.1 自動識別技術的概念   24
2.1.2 自動識別技術的分類   24
2.1.3 自動識別繫統的構成   25
2.2 物品信息編碼及識別技術   26
2.2.1 物品信息編碼發展簡史   26
2.2.2 條碼技術概述   27
2.2.3 條碼識別繫統處理流程   32
2.3 射頻識別   36
2.3.1 RFID繫統工作原理   36
2.3.2 RFID繫統分類   39
2.3.3 RFID繫統組成   42
2.3.4 RFID繫統的防踫撞機制及防衝突算法   48
2.3.5 RFID應用前景   50
2.4 卡識別   51
2.4.1 磁卡識別技術   51
2.4.2 IC卡識別技術   52
2.5 語音識別   53
2.5.1 語音識別繫統分類   54
2.5.2 語音識別工作原理   54
2.6 光學字符識別   56
2.7 生物識別   57
小結   58
習題   59
實踐——調研RFID及生物識別技術   59
第3章傳感器與無線傳感網   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 傳感器產業的發展   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 傳感器的應用   87
3.4.1 傳感器應用現狀   87
3.4.2 傳感器應用案例   88
3.5 無線傳感網概述   90
3.5.1 無線傳感網的組成   91
3.5.2 無線傳感網的體繫結構   93
3.5.3 無線傳感網的特征            94
3.5.4 無線傳感網的接入    96
3.6 無線傳感網的通信協議   97
3.6.1 MAC協議   97
3.6.2 路由協議   100
3.6.3 傳輸協議   104
3.7 無線傳感網的組網技術   105
3.7.1 無線傳感網的組網模式   105
3.7.2 ZigBee概述   105
3.7.3 ZigBee協議的特點   106
3.7.4 ZigBee協議的設備和結構   107
3.7.5 ZigBee協議棧   108
3.7.6 6LoWPAN         111
3.8 無線傳感網的關鍵技術   114
3.8.1 拓撲控制   114
3.8.2 時間同步   115
3.8.3 數據融合   117
3.9 無線傳感網的應用   120
小結   121
習題   121
實踐——調研高鐵使用的物聯網技術   122
第4章定位技術   125
4.1 定位技術概述   126
4.1.1 定位技術的早期發展   126
4.1.2 定位的性能指標   127
4.1.3 定位技術的分類   127
4.1.4 定位技術與物聯網   128
4.2 全球導航衛星繫統   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 基於網絡的定位技術   137
4.3.1 基於移動通信網絡的定位   137
4.3.2 基於無線局域網的定位   140
4.4 感知定位技術   142
4.4.1 藍牙定位技術   142
4.4.2 基於ZigBee的定位技術   143
4.4.3 基於RFID的定位技術   143
4.4.4 基於紅外的定位技術   144
4.4.5 超聲波定位技術   144
4.4.6 超寬帶定位技術   145
4.5 混合定位   145
4.5.1 A-GPS   145
4.5.2 GPSOne   147
4.6 基於位置的服務   147
4.6.1 LBS發展歷程   148
4.6.2 LBS繫統構成   149
4.6.3 LBS核心技術   150
4.6.4 LBS服務模式   151
4.6.5 LBS應用案例——AR   153
小結   154
習題   154
實踐——調研物聯網定位技術應用案例   155
第5章智能嵌入技術   157
5.1 嵌入式繫統概述   158
5.1.1 基本概念   158
5.1.2 基本特點   158
5.1.3 發展過程   159
5.2 嵌入式繫統的結構   159
5.2.1 硬件層   160
5.2.2 硬件抽像層   160
5.2.3 繫統軟件層   161
5.2.4 應用軟件層   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 嵌入式數字信號處理器   162
5.3.3 嵌入式微   163
5.3.4 片上繫統   163
5.4 嵌入式操作繫統   164
5.4.1 嵌入式操作繫統概述   164
5.4.2 嵌入式操作繫統的發展   165
5.4.3 典型的嵌入式操作繫統   166
5.5 智能嵌入技術的應用   171
5.5.1 工業自動化   171
5.5.2 商業應用   171
5.5.3 網絡設備   171
5.5.4 智能家居   172
5.5.5 機器人   173
5.6 智能嵌入技術的發展趨勢   173
小結   174
習題   174
實踐——配置Android繫統集成開發環境   174
第6章通信網絡技術   175
6.1 有線接入技術   177
6.1.1 Ethernet接入技術   177
6.1.2 ADSL接入技術   178
6.1.3 HFC接入技術   179
6.1.4 光纖接入技術   179
6.1.5 電力線接入技術   180
6.2 無線接入技術   181
6.2.1 Wi-Fi技術(IEEE 802.11)            182
6.2.2 Blue-Tooth技術(IEEE 802.15.1)   185
6.2.3 UWB技術(IEEE 802.15.3)            187
6.2.4 ZigBee技術(IEEE 802.15.4)   189
6.2.5 紅外通信技術(IrDA)   189
6.2.6 IEEE 802.16(Wi-Max)   191
6.2.7 IEEE 802.20(MBWA)   192
6.3 移動通信網絡   192
6.3.1 1G——代移動通信技術   192
6.3.2 2G——第二代移動通信技術   193
6.3.3 3G——第三代移動通信技術   196
6.3.4 4G——第四代移動通信技術   198
6.3.5 5G——第五代移動通信技術   201
6.4 核心網   202
6.4.1 核心傳輸網絡   202
6.4.2 核心交換網絡   204
小結   205
習題   205
實踐——調研智能電網所用到的通信技術   205
第7章物聯網網絡服務   207
7.1 物聯網網絡服務概述   208
7.2 物聯網名稱解析服務   211
7.2.1 物聯網名稱解析服務的工作原理   211
7.2.2 ONS結構與服務方式   213
7.2.3 ONS工作流程   215
7.3 物聯網信息發布服務   218
7.3.1 物聯網信息發布服務的工作原理   218
7.3.2 EPCIS的功能與作用   219
7.3.3 EPCIS繫統設計   221
7.4 實體標記語言PML   223
7.4.1 PML概述   223
7.4.2 PML核心思想   224
7.4.3 PML的組成與設計方法   226
7.4.4 PML設計舉例   228
小結   229
習題   229
實踐——ISO、EPC Global及UID三大RFID標準體繫   229
第8章海量數據存儲與處理技術   231
8.1 物聯網數據處理技術概述   232
8.1.1 物聯網數據的特點   232
8.1.2 物聯網數據處理關鍵技術   233
8.2 海量數據存儲技術   234
8.2.1 海量數據存儲需求   234
8.2.2 數據存儲分類   235
8.2.3 數據存儲技術的發展演變   236
8.3 雲計算與物聯網   239
8.3.1 服務器技術的發展   239
8.3.2 數據中心的基本概念   241
8.3.3 雲計算的基本概念   243
8.3.4 雲計算繫統的組成   245
8.3.5 雲計算與物聯網的關繫   248
8.3.6 雲計算在物聯網中的應用   249
8.4 數據融合技術   253
8.4.1 無線傳感器網絡數據融合技術   253
8.4.2 數據融合的分類   254
8.5 普適計算與物聯網   256
8.5.1 普適計算技術的特征   257
8.5.2 普適計算的繫統組成   258
8.5.3 普適計算的體繫結構   258
8.6 人工智能與物聯網   259
小結   260
習題   260
實踐——調研雲計算服務方案   260
第9章物聯網應用   263
9.1 智能工業   264
9.1.1 智能工業的概念   264
9.1.2 智能工業的應用領域   264
9.1.3 物聯網與工業自動化   265
9.1.4 智能化的制造技術   265
9.1.5 智能工業的關鍵技術   267
9.2 智慧農業   268
9.2.1 智慧農業的概念   268
9.2.2 智慧農業的關鍵技術   268
9.2.3 智慧農業技術方案   270
9.2.4 智慧農業發展與應用實例   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   273
9.3.3 物聯網對物流的影響   275
9.3.4 智能物流的發展方向   277
小結   280
習題   280
實踐——精細農業智能大棚繫統設計   280
第10章物聯網安全技術   283
10.1 物聯網的安全架構   284
10.1.1 物聯網面臨的安全風險   284
10.1.2 物聯網繫統安全架構的特點   286
10.1.3 物聯網繫統安全架構的組成   286
10.2 物聯網的安全威脅   287
10.2.1 感知層安全   288
10.2.2 網絡層安全   293
10.2.3 應用層安全   296
10.3 物聯網安全關鍵技術   297
10.3.1 密鑰管理技術   297
10.3.2 身份認證技術   299
10.3.3 訪問控制技術   300
小結   301
習題   301
實踐——調研物聯網安全威脅   301
參考文獻   302

前言

前言
顧名思義，物聯網就是物、物相連的互聯網，它建立於互聯網的基礎之上，是互聯網向物的領域的自然延伸。物聯網是典型的交叉學科，涉及電子、計算機、控制、通信、新能源、新材料等多學科專業知識。目前全國範圍內有成百上千所大學已經開設或者準備開設物聯網相關專業，對教材的需求數量較大。但已經面世的教材良莠不齊，或者偏重理論、缺乏應用案例，或者內容陳舊、跟不上物聯網領域的發展，又或者對物聯網的理解還停留在傳感網的層面。針對這種狀況，本書試圖追蹤物聯網領域的技術發展方向與行業應用案例，以數據流動為主線，分感知、網絡、應用三層講述物聯網的概念與體繫結構。在全面詳細介紹物聯網技術的基礎上，結合實際行業應用案例以及精心設計的相關實驗，以達到講練結合、案例教學、理論與技能並重的目的。
本書主要分為五大部分，按照物聯網技術架構分層詳細講述物聯網的關鍵技術。
第1部分為緒論，主要講述物聯網的起源、發展、概念、結構、支撐技術以及應用案例。
第2部分為感知層的關鍵技術，即第2章自動識別技術，第3章傳感器與無線傳感網，第4章定位技術，第5章智能嵌入技術。前言
顧名思義，物聯網就是物、物相連的互聯網，它建立於互聯網的基礎之上，是互聯網向物的領域的自然延伸。物聯網是典型的交叉學科，涉及電子、計算機、控制、通信、新能源、新材料等多學科專業知識。目前全國範圍內有成百上千所大學已經開設或者準備開設物聯網相關專業，對教材的需求數量較大。但已經面世的教材良莠不齊，或者偏重理論、缺乏應用案例，或者內容陳舊、跟不上物聯網領域的發展，又或者對物聯網的理解還停留在傳感網的層面。針對這種狀況，本書試圖追蹤物聯網領域的技術發展方向與行業應用案例，以數據流動為主線，分感知、網絡、應用三層講述物聯網的概念與體繫結構。在全面詳細介紹物聯網技術的基礎上，結合實際行業應用案例以及精心設計的相關實驗，以達到講練結合、案例教學、理論與技能並重的目的。
本書主要分為五大部分，按照物聯網技術架構分層詳細講述物聯網的關鍵技術。
第1部分為緒論，主要講述物聯網的起源、發展、概念、結構、支撐技術以及應用案例。
第2部分為感知層的關鍵技術，即第2章自動識別技術，第3章傳感器與無線傳感網，第4章定位技術，第5章智能嵌入技術。
第3部分為網絡層的關鍵技術，即第6章通信網絡技術，第7章物聯網網絡服務，第8章海量數據存儲與處理技術。
第4部分為物聯網應用層具體行業應用案例，即第9章物聯網應用，主要介紹物聯網技術在工業、農業、物流、交通、電網、環保、安防、醫療、家居、金融等領域的應用狀況。
第5部分為貫穿整個物聯網三個層次的安全技術，即第10章物聯網安全技術，包括物聯網安全架構、各層面臨的安全威脅以及確保物聯網安全而使用的安全關鍵技術。
本書作為普通高等院校相關專業本科生教材，力爭緊跟物聯網技術的前沿發展，應用大量實際工程案例輔助教學，使學生在學習之後具備初步的實際工程應用技能。本書也可以作為高職院校、培訓機構的物聯網專業培訓教材，另外對從事物聯網、計算機網絡的工程技術人員也有一定的參考價值。
本書各章都附有習題，有些章還配有實踐項目或者實驗，以幫助學生加深對技術原理的理解，增強對物聯網發展趨勢的把握，增加實際工程應用經驗。
本書由賈坤負責擬定寫作大綱、組織編寫、總纂和審閱定稿。具體編寫分工如下：賈坤編寫第1～5章、第8～10章，賈坤、黃平共同編寫第7章，賈坤、肖錚共同編寫第6章；張繼勇提供數據存儲技術一節的研究資料，曾昶暢提供實驗設計方面的資料，他們也參與了本書的編寫工作。在編寫之初，得到東軟睿道公司趙國輝老師的啟發，在編寫過程中得到成都東軟學院計科繫寧多彪主任、陳建主任的支持與鼓勵，在審稿修改的過程中編輯提出了很多有益的意見與建議，在此表示感謝。
本書在編寫過程中，參考了大量書刊與文獻資料，主要參考書籍已在參考文獻中列出，但疏漏在所難免，在此對參考引用的書刊文獻作者表示衷心的感謝。由於本人水平所限，書中若有錯誤或不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

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