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第1章 物联网概述 1

1.1 物联网的起源与发展 1

1.2 物联网的定义 2

1.2.1 物联网的概念 2

1.2.2 物联网的定义及组成 2

1.3 物联网技术体系 4

1.3.1 物联网技术概述 4

1.3.2 物联网技术体系 4

1.3.3 物联网面临的主要技术问题 6

1.4 物联网的应用领域 6

1.5 应用案例：光纤传感温度监测系统 9

习题与思考题 11

第2章 物联网架构技术 12

2.1 物联网结构 12

2.1.1 感知识别层 13

2.1.2 网络构建层 13

2.1.3 管理服务层 14

2.1.4 综合应用层 15

2.2 未来的物联网架构技术 16

2.3 应用案例：上海嘉定物联网工程示范项目 17

习题与思考题 19

第3章 标识技术 20

3.1 特定领域的标识与自动识别技术 20

3.1.1 条形码技术 20

3.1.2 磁卡 21

3.1.3 IC卡技术 22

3.1.4 射频识别技术 23

3.1.5 传感器技术 24

3.1.6 光学字符识别技术 33

3.1.7 语音识别技术 35

3.1.8 生物计量识别技术 36

3.1.9 遥感遥测 40

3.1.10 机器人智能感知 41

3.2 不同的标识体系 41

3.2.1 ISO标识体系 41

3.2.2 GS1标识体系 42

3.2.3 IEEE标识体系 42

3.2.4 IPv6与6LoWPAN标识体系 43

3.3 用于物联网标识的开放架构 43

3.4 电子产品编码 44

3.4.1 电子产品编码体系及其特点 44

3.4.2 物联网环境下的“物品”的统一标识体系 44

3.4.3 EPC标签的通用标识符 46

3.4.4 序列化全球贸易标识代码 48

3.5 未来的物联网标识技术 48

3.6 应用案例：医疗健康护理传感器网络 49

习题与思考题 51

第4章 通信技术 52

4.1 无线低速网络 52

4.1.1 蓝牙技术 52

4.1.2 紫蜂技术 54

4.1.3 红外通信技术 58

4.1.4 近距离通信技术 59

4.2 移动通信网络 62

4.2.1 移动通信系统简介 62

4.2.2 第一代移动通信：模拟语音 64

4.2.3 第二代移动通信：数字语音 64

4.2.4 第三代移动通信：数字语音与数据 65

4.2.5 第四代移动通信技术 67

4.3 设备对设备通信技术 69

4.3.1 M2M简介 69

4.3.2 M2M体系结构和技术组成 70

4.3.3 M2M卡和模块 71

4.3.4 M2M应用 72

4.4 工业领域的无线网络 73

4.4.1 Wireless HART 73

4.4.2 6LoWPAN 74

4.5 未来的物联网通信技术 75

4.6 应用案例：电子不停车收费系统 76

习题与思考题 77

第5章 网络技术 79

5.1 非接触射频识别系统 79

5.1.1 RFID分类与基本组成 79

5.1.2 RFID射频电子标签 80

5.1.3 RFID阅读器 82

5.1.4 阅读器关键技术 83

5.1.5 Savant系统 84

5.1.6 RFID标准 85

5.1.7 RFID应用 86

5.2 EPC信息网络系统 86

5.2.1 物联网EPC网络系统构成 86

5.2.2 系统构成 87

5.2.3 信息网络系统 89

5.2.4 EPC网络应用流程 90

5.2.5 对象名称解析服务 91

5.2.6 实体标记语言 91

5.2.7 EPC信息服务模块 92

5.3 无线传感器网络 93

5.3.1 传感器的组成和结构 94

5.3.2 传感器网络体系结构 97

5.3.3 传感器网络自组网技术 102

5.3.4 传感器网络MAC协议与路由协议 103

5.3.5 IEEE 802.1 5.4 标准 103

5.3.6 传感器网络数据管理技术 104

5.4 宽带网络技术 105

5.4.1 无线局域网 105

5.4.2 无线城域网 110

5.4.3 超宽带技术 112

5.5 无线网格网 115

5.5.1 无线网格网的技术特点 115

5.5.2 无线网格网的网络结构 116

5.5.3 无线网格网与其他通信网络的区别 118

5.5.4 无线网格网的关键技术 118

5.5.5 无线网格网的优势 120

5.6 云计算网络 120

5.6.1 云计算简介 121

5.6.2 云计算系统的体系结构 122

5.6.3 云计算服务层次 124

5.6.4 云计算技术层次 128

5.6.5 云计算的核心技术 129

5.6.6 典型云计算平台 130

5.6.7 典型的云计算系统及应用 132

5.7 未来的物联网网络技术 133

5.8 应用案例：战场监测与指挥传感器网络 134

习题与思考题 137

第6章 网络定位技术 138

6.1 位置服务 138

6.2 GPS全球定位系统 138

6.2.1 GPS构成 138

6.2.2 GPS工作过程 139

6.2.3 GPS定位计算 140

6.2.4 全球四大GPS系统 141

6.2.5 GPS的应用 142

6.3 蜂窝基站定位 142

6.3.1 GSM蜂窝基站的基础架构 142

6.3.2 COO定位 143

6.3.3 七号信令定位 143

6.3.4 TOA/TDOA定位 143

6.3.5 AOA定位 145

6.3.6 基于场强的定位 145

6.3.7 混合定位 145

6.4 新兴定位系统 145

6.4.1 AGPS定位基本机制 145

6.4.2 AGPS定位基本流程 146

6.4.3 AGPS定位技术的实际应用情况 147

6.5 无线室内环境定位 148

6.5.1 室内GPS定位技术 148

6.5.2 室内无线定位技术 149

6.6 传感器网络结点定位技术 151

6.6.1 传感器网络定位简介 151

6.6.2 WSN定位技术基本概念 151

6.6.3 基于测距的算法 152

6.6.4 结点坐标计算方法 153

6.6.5 基于非测距的算法 155

6.6.6 新型WSN定位研究分析 155

6.7 传感器网络时间同步技术 156

6.8 未来的物联网网络定位和发现技术 159

6.9 应用案例：矿用射频识别人员定位系统 160

习题与思考题 162

第7章 软件、服务和算法技术 163

7.1 环境感知型中间件 163

7.1.1 中间件概述 163

7.1.2 中间件的体系框架与核心模块 164

7.1.3 中间件的分类 164

7.1.4 物联网中间件的设计 165

7.2 嵌入式软件 165

7.2.1 嵌入式系统 165

7.2.2 嵌入式软件的应用 166

7.2.3 嵌入式软件的分类 167

7.2.4 嵌入式软件发展趋势 168

7.3 微型操作系统 168

7.3.1 传感器结点微型操作系统 168

7.3.2 其他常见微型操作系统 169

7.4 面向服务架构 171

7.4.1 面向服务架构简介 171

7.4.2 面向服务架构的特征 171

7.4.3 面向服务架构的元素 172

7.4.4 面向服务的计算环境 173

7.4.5 利用价值 173

7.5 物联网海量数据存储与查询 175

7.5.1 网络存储体系结构 175

7.5.2 海量数据存储及查询 179

7.6 物联网数据融合及路由 180

7.6.1 数据融合的基本概念 180

7.6.2 物联网中数据融合的关键问题 181

7.6.3 物联网数据融合的基本原理 181

7.6.4 传感器网络数据融合技术 182

7.6.5 数据融合的层次结构 183

7.6.6 多传感器数据融合算法 184

7.6.7 传感网数据融合路由算法 187

7.7 未来的物联网软件、服务和算法技术 188

7.8 应用案例：Google数据中心 189

习题与思考题 192

第8章 硬件技术 194

8.1 微电子机械系统 194

8.1.1 MEMS简介 194

8.1.2 发展概述 194

8.1.3 微电子机械系统的应用领域 195

8.1.4 微电子机械系统技术 196

8.1.5 产品应用实例 197

8.2 移动设备内置传感器硬件平台 198

8.2.1 内置传感器 198

8.2.2 微处理器 198

8.2.3 通信芯片 199

8.3 数字化传感器及网络接口技术 200

8.3.1 数字化传感器 200

8.3.2 传感器的网络化 201

8.4 未来的物联网硬件技术 201

8.5 应用案例：基于无线通信M2M模块的道路照明解决方案 202

习题与思考题 206

第9章 数据和信号处理技术 207

9.1 可扩展标记语言 207

9.1.1 可扩展标记语言简介 207

9.1.2 可扩展标记语言特性 208

9.1.3 可扩展标记语言文档结构 208

9.1.4 XML的优势 209

9.2 高性能计算 210

9.2.1 高性能计算概述 211

9.2.2 高性能计算机的应用 211

9.2.3 高性能计算分类 212

9.2.4 分布式计算 212

9.2.5 网格计算 213

9.2.6 网格类型 214

9.2.7 高性能计算集群 214

9.3 海量数据库技术 216

9.3.1 传统的关系型数据库面临更大的挑战 217

9.3.2 支撑物联网的数据库技术 217

9.3.3 关系型数据库 219

9.3.4 非关系型数据库 220

9.3.5 实时数据库 222

9.3.6 分布式数据库系统 224

9.4 语义网 226

9.4.1 语义网概念 226

9.4.2 语义网基本特征 227

9.4.3 语义网与万维网的区别 227

9.4.4 语义网的实现 228

9.4.5 语义网的体系结构 228

9.4.6 语义网的主要应用 230

9.5 智能决策算法 230

9.6 人工智能技术 231

9.7 人机交互技术 233

9.7.1 人机交互技术概况 233

9.7.2 人机交互技术的发展 233

9.7.3 多媒体与虚拟现实系统的交互特点 234

9.7.4 多通道人机交互技术 235

9.7.5 人机界面 235

9.8 未来的物联网数据和信号处理技术 236

9.9 应用案例：基于图像处理技术的汽车牌照识别系统 237

习题与思考题 238

第10章 发现与搜索引擎技术 239

10.1 搜索引擎技术概述 239

10.1.1 搜索引擎的发展 239

10.1.2 搜索引擎分类 239

10.2 Web搜索引擎工作原理 240

10.2.1 Web搜索引擎的组成 240

10.2.2 Web搜索引擎的工作模式 241

10.2.3 搜索引擎的技术设计与算法 242

10.3 物联网搜索引擎 246

10.3.1 基于物品的搜索引擎技术 247

10.3.2 基于简单标识的对象查找技术 247

10.4 服务发现技术 248

10.4.1 Web服务发现 248

10.4.2 传感数据的语义发现技术 249

10.4.3 数据挖掘 250

10.4.4 物联网数据挖掘 257

10.5 未来的物联网发现与搜索引擎技术 262

10.6 应用案例：语境感知技术 264

习题与思考题 265

第11章 关系网络管理技术 266

11.1 网络管理的热点技术 266

11.2 分布式网络管理技术 269

11.2.1 分布式网络管理体系结构 270

11.2.2 基于CORBA的分布式管理 272

11.2.3 基于Web的分布式网络管理 273

11.2.4 基于移动代理的分布式网络管理 275

11.2.5 基于主动网络技术的网络管理 278

11.2.6 未来的网管系统 278

11.3 分布式数据库／资料集合的管理 278

11.3.1 分布式数据库管理系统的组成 279

11.3.2 分布式数据库管理系统的分类 279

11.3.3 分布式数据库／资料集合的管理的实现 280

11.4 应用案例：海量飞行数据管理系统 281

习题与思考题 285

第12章 电源和能量储存技术 286

12.1 能源采集转换技术 286

12.1.1 能源采集转换技术概述 286

12.1.2 光伏技术 288

12.1.3 生物发电 288

12.1.4 压电技术 289

12.1.5 能量转换装置 291

12.2 能量存储（电池）技术 293

12.2.1 薄膜电池 293

12.2.2 锂离子电池 295

12.2.3 印刷电池 298

12.2.4 光电池 298

12.3 无线供电技术 300

12.3.1 无线供电技术实验 300

12.3.2 短距离无线供电方案 301

12.4 未来的电源与能量储存技术 303

12.5 应用案例：利用废热为无线传感器供电 304

习题与思考题 307

第13章 安全与隐私技术 308

13.1 物联网安全性概述 308

13.1.1 物联网安全的必要性 308

13.1.2 物联网安全的层次 308

13.1.3 感知层的安全需求和安全框架 309

13.1.4 传输层的安全需求和安全框架 311

13.1.5 处理层的安全需求和安全框架 312

13.1.6 应用层的安全需求和安全框架 314

13.1.7 影响信息安全的非技术因素和存在的问题 315

13.2 RFID标签安全机制 316

13.2.1 RFID电子标签的安全设置 316

13.2.2 RFID电子标签在应用中的安全机制 317

13.3 无线传感器网络安全机制 318

13.3.1 WSN安全问题 318

13.3.2 传感器网络的安全机制 319

13.3.3 传感器网络的安全分析 320

13.3.4 WSN安全研究重点 322

13.4 物联网身份识别技术 323

13.4.1 电子ID身份识别技术 323

13.4.2 个人特征的身份证明 326

13.4.3 基于零知识证明的识别技术 329

13.5 信息隐藏 330

13.5.1 信息隐藏概述 330

13.5.2 信息隐藏技术 331

13.6 未来的物联网安全与隐私技术 332

13.7 应用案例：汽车芯片感应防盗系统 333

习题与思考题 335

第14章 标准化和相关技术 336

14.1 物联网标准化的意义 336

14.2 国际标准化组织和各国标准化组织 337

14.3 射频识别技术的标准化工作 338

14.3.1 RFID的ISO IEC标准 338

14.3.2 GS1的EPC标准 340

14.4 无线传感器网络技术的标准化工作 341

14.5 设备对设备通信技术的标准化工作 343

14.6 未来的物联网标准化工作 344

14.7 应用案例：M2M标准化工作 345

习题与思考题 347

参考文献 348