1、物联网技术 刘化君本书由绪论、节点感知、通信网络、系统应用四部分内容组成。首先讨论物联网的基本概念、体系结构、软硬件平台系统组成、关键技术以及应用领域；其次介绍节点感知识别技术，包括射频识别工作原理、RFID 系统的基本组成及其典型应用、传感器及检测技术等；然后讲述与物联网相关的通信与网络技术、传感网及其关键支撑技术等内容；最后介绍物联网中的数据融合、云计算技术、物联网应用系统的规划设计与典型应用，使课程理论与实践紧密地结合起来。本书可作为高等院校电气信息类专业物联网技术导论课程的教材或教学参考书，也可作为物联网技术培训教材；对于具有一定信息网络基础知识，并希望进一步提高技术水平的读者，也是一
2、本理想的参考读物。出版社：电子工业出版社 出版日期：2010 年 9 月 ISBN：978-7-121-0-0 定 价：00.00 元 本书详细信息前言与目录 物联网技术 前言物联网技术 目录第 1 章 绪论 1.1 何谓物联网（1）1.1 何谓物联网（2）1.1 何谓物联网（3）1.1 何谓物联网（4）1.2.1 物联网的自主体系结构1.2.2 物联网的 EPC 体系结构1.2.3 物联网的 UID 技术体系1.2.4 构建物联网体系结构的建议1.3.1 物联网硬件平台组成1.3.2 物联网软件平台组成1.4 物联网的关键技术1.4.1 节点感知技术1.4.2 节点组网及通信网络技术1.4.
3、3 数据融合与智能技术1.4.4 云计算1.5.1 物联网的主要应用领域1.5.2 物联网技术发展小结与进一步学习建议讨论与思考第 2 章 射频识别技术 2.1 射频识别技术概述2.1.1 何谓射频识别2.1.2 RFID 技术分类（1）2.1.2 RFID 技术分类（2）2.1.3 RFID 技术应用（1）2.1.3 RFID 技术应用（2）2.1.4 RFID 技术标准简介2.2 RFID 系统的组成2.2.1 RFID 系统的硬件组件（1）2.2.1 RFID 系统的硬件组件（2）2.2.1 RFID 系统的硬件组件（3）2.2.2 RFID 系统中的软件组件2.3 RFID 系统的工作
4、原理2.3.1 电感耦合 RFID 系统2.3.2 反向散射耦合 RFID 系统2.4.1 RFID 中间件的组成及功能特点2.4.2 RFID 中间件体系结构2.4.3 常见的 RFID 中间件2.5.1 RFID 系统面临的安全攻击2.5.2 RFID 系统的安全风险分类2.5.3 RFID 系统的安全缺陷2.5.4 RFID 安全需求及研究进展2.6.1 RFID 系统开发技术简介（1）2.6.1 RFID 系统开发技术简介（2）2.6.2 基于 RFID 技术的 ETC 系统设计（12.6.2 基于 RFID 技术的 ETC 系统设计（2小结与进一步学习建议讨论与思考物联网技术 前言前
5、言物联网是国家新兴战略产业中信息产业发展的核心领域，将在国民经济发展中发挥重要作用。目前，物联网是全球研究的热点问题，国内外都把它的发展提到了国家级的战略高度，称之为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。新技术发展需要大批专业技术人才，为适应国家战略性新兴产业发展需要，加大信息网络高级专门人才培养力度，许多高校利用已有的研究基础和教学条件，设置传感网、物联网工程技术专业，或修订人才培养计划，推进课程体系、教学内容、教学方法的改革和创新，以满足新兴产业发展对物联网技术人才的迫切需求。为适应电气信息类相关专业的教学需要，以及社会各界对了解信息网络新技术的迫切要求，我们编写了物联网技术这本书
6、。从“ 智慧地球“的理念到“感知中国“的提出，全球一体化、工业自动化和信息化进程不断深入，物联网悄然来临。何谓物联网？不同的阶段在不同的场合有不同的描述。目前对物联网比较准确的表述是：通过各种信息传感设备及系统（传感网、射频识别系统、红外感应器、激光扫描器等）、条码与二维码、全球定位系统，按约定的通信协议，将物与物、人与物连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制，每一个物件都可以通信。显然，它作为“ 感知、传输、应用“3 项技术相结合的一种产物,是一种全新的信息获取和处理技
7、术。因此，本书将紧紧围绕物联网中“感知、传输、应用“所涉及的 3 项技术架构物联网技术知识体系，分为基本概念、节点感知、通信网络和系统应用 4 个部分共 8 章内容，比较全面地介绍物联网的概念、实现技术和典型应用。本书作为一本物联网技术的导论性教材，涵盖了当前物联网领域的各种新技术及其研究成果。为使读者能够快速地对物联网技术有一个全面、系统的认识，本书的指导思想是从宏观上、从顶层介绍物联网技术。在第 1 章主要介绍物联网的基本概念、体系结构、软硬件平台系统组成、关键技术，以及主要应用领域与发展；第 2 章介绍射频识别（RFID）工作原理、RFID 系统的基本组成以及 RFID 的典型应用；第
8、3 章以传感器及检测技术为背景，重点介绍传感器的基本知识和现代智能检测技术；第 4、5 章介绍与物联网相关的无线通信与网络技术、传感网及其关键支撑技术等；第 6 章介绍数据融合的基本原理、数据融合方法以及数据管理；第 7 章介绍云计算工作原理与关键技术、云计算模式下的互联网以及云计算的应用；第 8 章介绍物联网规划设计及构建。通过阅读本书，读者不仅可以从技术理论上对物联网有较全面的了解，而且可以根据应用实例对物联网技术有更直观的认识。另外，在本书的有关章节中，还涉及了一些相对深入的物联网前沿技术问题和较新的研究成果，有些内容直接取自研究论文，并进行了整理和加工。其中也包括作者自己的部分研究工作
9、，例如物联网体系结构、关键技术以及应用案例等。建议教师在教学中，根据自己的研究兴趣和专长进行选择与补充。虽然，本书的出发点是一种概括性的导论，但并不希望因此而使读者远离物联网前沿问题的深入研究和全面学习。鉴于这一考虑，本书对每类问题的讨论都试图达到一定的深度和广度，并在章末附有简明扼要的小结与进一步学习建议，以及一定数量的讨论与思考题。这些学习建议旨在为读者进一步开阔视野提供一些帮助；“讨论与思考“ 与章节内容密切相关，以帮助读者巩固和复习有关概念。本书力求在创新性、前瞻性和应用性等方面形成特色，并做到内容丰富、语言简洁易懂、适用范围广，既可以作为高等院校电气信息类专业物联网技术课程的教材或教
10、学参考书，也可以作为物联网技术培训教材；对于具有一定信息网络基础知识，并希望进一步提高技术水平的读者，也是一本理想的参考读物。本书由刘化君、刘传清编著，其中第 2 章、第 3 章、第 5 章由刘传清执笔，第 7 章由刘枫执笔，其余部分由刘化君执笔，全书由刘化君统编定稿；参加部分编写工作的还有尹明、韦耿、潘晴、叶斌、蔡兵、程兴国、柳群英、解玉洁、陈杰等等。本书相关科研工作得到了先进数控技术江苏省高校重点建设实验室开放基金项目（KXJ07117）以及应用型本科院校“十一五 “国家课题“我国高校应用型人才培养模式研究“子项目“ 通信与电子信息类专业课程体系研究与建设（FIB070335-A7-08）
11、“的资助支持；在编写过程中得到了许多同学的支持和帮助；最后，华中科技大学电子与信息工程系博士生导师胡修林教授作为主审对全书进行了审改，最后由东南大学移动通信国家重点实验室博士生导师沈连丰教授审定。在此，向所有为本书的出版作出贡献的人们表示衷心感谢！随着物联网技术及应用的飞速发展，物联网的理论与技术水平也必将快速提升。在编撰过程中，尽管我们力求精益求精，及时吸纳最新的物联网研究成果及技术，但囿于作者理论水平和时间所限，错误与不妥之处在所难免，恳请广大读者不吝赐教，批评斧正。编著者 2010 年 6 月 18 日 物联网技术 目录目录第 1 章 绪论 11.1 何谓物联网 11.2 物联网的体系结
12、构 91.2.1 物联网的自主体系结构 101.2.2 物联网的 EPC 体系结构 111.2.3 物联网的 UID 技术体系 121.2.4 构建物联网体系结构的建议 131.3 物联网系统的基本组成 151.3.1 物联网硬件平台组成 151.3.2 物联网软件平台组成 161.4 物联网的关键技术 181.4.1 节点感知技术 181.4.2 节点组网及通信网络技术 191.4.3 数据融合与智能技术 221.4.4 云计算 231.5 物联网应用及发展 241.5.1 物联网的主要应用领域 241.5.2 物联网技术发展 26小结与进一步学习建议 27讨论与思考 28第 2 章 射频识
13、别技术 292.1 射频识别技术概述 292.1.1 何谓射频识别 292.1.2 RFID 技术分类 312.1.3 RFID 技术应用 352.1.4 RFID 技术标准简介 382.2 RFID 系统的组成 392.2.1 RFID 系统的硬件组件 402.2.2 RFID 系统中的软件组件 462.3 RFID 系统的工作原理 472.3.1 电感耦合 RFID 系统 482.3.2 反向散射耦合 RFID 系统 492.4 RFID 中间件技术 512.4.1 RFID 中间件的组成及功能特点 512.4.2 RFID 中间件体系结构 532.4.3 常见的 RFID 中间件 552
14、.5 RFID 系统的安全 562.5.1 RFID 系统面临的安全攻击 562.5.2 RFID 系统的安全风险分类 572.5.3 RFID 系统的安全缺陷 582.5.4 RFID 安全需求及研究进展 592.6 RFID 应用系统开发示例 602.6.1 RFID 系统开发技术简介 602.6.2 基于 RFID 技术的 ETC 系统设计 63小结与进一步学习建议 66讨论与思考 67第 3 章 传感器及检测技术 683.1 传感器概述 683.1.1 传感器的概念 683.1.2 传感器的分类 703.1.3 传感器的应用 723.1.4 传感器的发展趋势 743.2 传感器的组成和
15、结构 783.2.1 传感器的组成 783.2.2 传感器的结构形式 793.3 检测技术基础 823.3.1 检测系统概述 823.3.2 检测的基本概念 833.3.3 检测技术分类 843.3.4 检测系统组成 853.4 典型传感器原理简介 863.4.1 电阻式传感器 863.4.2 压电式传感器 883.4.3 磁电式传感器 903.4.4 光纤传感器 923.5 传感器与微机接口技术 963.5.1 传感器与微机接口电路组成 963.5.2 传感器的信号采集电路 963.5.3 A/D 转换及微机接口技术 993.5.4 D/A 转换及微机接口技术 1033.6 智能检测系统 1
16、083.6.1 智能检测系统的组成及类型 1083.6.2 智能检测系统的设计 1103.6.3 智能传感器技术 111小结与进一步学习建议 114讨论与思考 114第 4 章 物联网通信与网络技术 1154.1 无线通信与网络概述 1154.1.1 无线通信技术 1154.1.2 无线通信网络 1174.1.3 无线通信网络技术发展 1194.2 无线个域网 1214.2.1 IEEE 802.15.4 标准 1224.2.2 ZigBee 协议体系结构 1254.2.3 ZigBee 网络系统 1274.2.4 蓝牙技术 1294.2.5 超宽带技术 1304.3 无线局域网 1334.3
17、.1 IEEE 802.11 标准系列 1334.3.2 IEEE 802.11 WLAN 组成结构 1354.3.3 IEEE 802.11 帧结构 1354.3.4 IEEE 802.11 MAC 协议 1384.3.5 Ad Hoc 网络 1394.3.6 无线局域网的构建 1424.4 无线城域网 1434.4.1 无线城域网标准系列 1444.4.2 IEEE 802.16 协议体系结构 1454.4.3 WiMAX 网络构建 1494.5 无线广域网 151小结与进一步学习建议 153讨论与思考 154第 5 章 无线传感网 1555.1 传感网概述 1555.1.1 传感网的基本
18、组成 1555.1.2 传感网的特点 1575.1.3 传感网的应用与发展 1585.2 传感网的体系结构 1615.2.1 传感网协议体系结构 1615.2.2 传感网拓扑结构 1655.3 传感网的关键技术 1685.4 传感网节点部署与覆盖 1715.4.1 传感网节点部署 1715.4.2 传感网覆盖 1735.4.3 连接与节能 1765.5 传感网 MAC 协议 1765.5.1 基于竞争的 MAC 协议 1775.5.2 基于时分复用的 MAC 协议 1825.5.3 基于 CDMA 方式的信道分配协议 1845.6 传感网路由协议 1855.6.1 基于平面结构的路由协议 18
19、65.6.2 基于地理位置的路由协议 1905.6.3 基于分级结构的路由协议 1925.7 传感网的安全 1965.7.1 传感网面临的安全障碍 1965.7.2 传感网的安全性目标 1975.7.3 传感网安全攻击与防御 1995.8 传感网系统设计与开发 2025.8.1 传感网设计要求 2025.8.2 传感网核心部件的设计 2035.8.3 传感网操作系统 206小结与进一步学习建议 210讨论与思考 212第 6 章 物联网数据融合及管理 2136.1 何谓数据融合 2136.1.1 数据融合的概念 2136.1.2 物联网中的数据融合 2166.2 数据融合的基本原理及层次结构
20、2186.2.1 数据融合的基本原理 2186.2.2 物联网中数据融合的层次结构 2196.2.3 基于信息抽象层次的数据融合模型 2216.3 数据融合技术与算法 2236.3.1 传感网数据传输及融合技术 2246.3.2 多传感器数据融合算法 2256.3.3 传感网数据融合路由算法 2286.4 物联网数据管理技术 2326.4.1 传感网数据管理系统 2326.4.2 数据模型及存储查询 2346.4.3 数据融合及管理技术研究与发展 236小结与进一步学习建议 236讨论与思考 237第 7 章 云计算 2387.1 云计算概述 2387.1.1 云计算起源 2387.1.2 云
21、计算的定义 2407.1.3 云计算的类型 2427.1.4 云计算与物联网 2437.2 云计算系统组成及其技术 2457.2.1 云计算系统组成 2467.2.2 云计算系统的服务层次 2467.2.3 云计算关键技术 2497.3 典型云计算系统简介 2527.3.1 Amazon 云计算基础架构平台 2527.3.2 Google 云计算应用平台 2547.3.3 Microsoft 云计算服务 2577.3.4 IBM 云计算服务 2587.4 云计算应用示例 2597.4.1 适于云计算的浏览器 2597.4.2 Google 云计算应用示例 2627.4.3 Windows Li
22、ve 应用 265小结与进一步学习建议 267讨论与思考 268第 8 章 物联网规划设计与构建 2698.1 物联网设计基础 2698.1.1 物联网规划设计的原则 2698.1.2 物联网规划设计的步骤 2718.2 物联网的构建 2738.2.1 物联网应用系统规划 2738.2.2 物联网应用系统设计 2768.2.3 物联网系统集成 2808.3 物联网应用系统设计示例 2838.3.1 智能家居物联网系统应用示例 2838.3.2 工业智能控制系统应用示例 2868.4 传感网的广域互联 2878.4.1 传感网广域互联的方式 2878.4.2 基于 IPv6 的互联接入 290小
23、结与进一步学习建议 294讨论与思考 295主要参考文献 2961.1 何谓物联网（1）第 1 章 绪论从“ 智慧地球“的理念到“感知中国“的提出，随着全球一体化、工业自动化和信息化进程的不断深入，物联网（Internet of Things，IOT）悄然来临。什么是物联网？虽然物联网技术已经引起国内外学术界、工业界和新闻媒体的高度重视，但当前对物联网的定义、内在原理、体系结构、关键技术、应用前景等都还在进行着热烈讨论。虽然大家都在谈论物联网，但是谈的却似乎并不一样。本章将分析讨论物联网的基本内涵，介绍对物联网的种种描述，以期望通过对比关于物联网的不同描述，给出一个关于物联网的整体图景，以便读者能够对物联网有一个比较全面而准确的认识。1.1 何谓物联网（1）近几年来物联网技术受到了人们的广泛关注，“物联网“ 被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。于是在不同的阶段或从不同的角度出发，对物联网就有了不同的理解和解释。目前，有关物联网定义的争议还在进行之中，尚不存在一个世界范围内认可的权威定义。为了尽量准确地表达物联网内涵，需要比较全面地分析其实质性技术要素，以便给出一个较为客观的诠释。
