物联网技术基础教程PDF电子书下载

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智能卡技术 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实体标示语言 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 802.15.4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UWB 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 251

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