物联网传感器技术及应用PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1物联网概述 1

1.1.1物联网的功能属性与特征 1

1.1.2物联网体系架构 2

1.1.3物联网在中国的发展 4

1.1.4物联网产业链分析 7

1.1.5物联网现阶段发展中的六大问题 10

1.2物联网传感器及其在物联网中的基础地位 12

1.2.1传感器与物联网传感器 12

1.2.2国内外对传感器技术的认识 12

1.2.3传感器产业技术发展现状 14

1.2.4物联网与传感器产业的发展 19

1.3物联网传感器目前主要应用领域 22

1.3.1物流及安保领域 22

1.3.2环境参数监测领域 23

1.3.3设备状态检测领域 23

1.3.4物理参量检测领域 23

1.3.5环境感知检测领域 23

1.4物联网传感器核心技术及应用 23

1.4.1 RFID识别技术 23

1.4.2 MEMS工艺技术 24

1.4.3传感网技术 26

1.4.4无线传感器网络技术 27

1.4.5无线传感网络能量收集技术 28

1.5中国物联网传感器发展的优势、问题及目标 31

1.5.1中国传感器产业的优势 31

1.5.2中国传感器产业发展存在的主要问题与对策 33

1.5.3物联网传感器发展目标 37

第2章 传感器技术与原理 40

2.1传感器的定义与作用 40

2.1.1传感器定义 40

2.1.2传感器的机理 41

2.1.3传感器的作用 41

2.1.4传感器技术发展阶段 42

2.1.5传感器产品工艺发展方向 43

2.2传感器的原理与特性 45

2.2.1传感器的组成 45

2.2.2传感器的信号转换方式 46

2.2.3传感器的特性 48

2.2.4传感器的影响因素及误差 51

2.2.5传感器的选用原则 52

2.2.6传感器使用的注意事项 53

2.3传感器的命名方法及分类 54

2.3.1传感器的命名 54

2.3.2传感器的表示方法 55

2.3 .3传感器的分类 55

2.4电阻式传感器及应用 64

2.4.1机械量传感器 65

2.4.2磁敏及光敏电阻传感器 68

2.4.3电阻式传感器应用 70

2.5电感式传感器及应用 71

2.5.1自感式传感器 71

2.5.2互感式传感器 72

2.5.3电涡流式传感器 73

2.5.4电感式传感器应用 75

2.6电容式传感器及应用 77

2.6.1电容式传感器原理 77

2.6.2电容式传感器特点 80

2.6.3电容式传感器应用 80

2.7光学传感器及应用 81

2.7.1光探测器 81

2.7.2光图像传感器 84

2.7.3光纤传感器 86

2.7.4光学传感器应用 87

2.8传感器技术和产业发展趋势 89

2.8.1传感器技术发展趋势 89

2.8.2传感器技术发展路线图 91

2.8.3传感器技术发展目标 91

2.8.4传感器产业“十二五”期间发展思路 92

第3章RFID技术基础与应用 94

3.1 RFID概述 94

3.1.1 RFID与物联网关系 94

3.1.2 RFID的基本概念 95

3.1.3 RFID组成 96

3.1.4 RFID分类 99

3.1.5 RFID发展历史与现状 102

3.1.6 RFID在物联网中的应用 104

3.2 RFID工作原理及特征 106

3.2.1 RFID工作原理 106

3.2.2 RFID工作特征 108

3.3 RFID关键技术 108

3.3.1 RFID软件中间件技术 108

3.3.2 RFID安全与隐私保护 111

3.3.3 RFID防碰撞协议 113

3.3.4 RFID天线技术 115

3.4 RFID标准 119

3.4.1 RFID标准简介 119

3.4.2 RFID频率标准 122

3.4.3 RFID标准体系结构 125

3.5 RFID数据的安全性与完整性 127

3.5.1 RFID数据协议与方式 127

3.5.2 RFID数据安全性 129

3.5.3 RFID数据完整性 132

3.6 RFID与无线传感器网络整合 134

3.6.1 RFID与无线传感器网络整合的原因 134

3.6.2 RFID标签与传感器的整合 136

3.6.3 RFID标签与无线传感器节点和无线设备的整合 139

3.6.4读写器与无线传感器节点和无线设备的整合 140

3.6.5 RFID与传感器的混合 142

3.7 RFID发展趋势 143

3.7.1 RFID应用系统的发展趋势 143

3.7.2射频识别市场发展现状与预测 144

第4章MEMS工艺技术 145

4.1 MEMS概论 145

4.1.1 MEMS的概念 145

4.1.2 MEMS的特征 145

4.1.3 MEMS的形成与发展 146

4.1.4 MEMS的发展前景 149

4.2 MEMS的组成 151

4.2.1微传感器 151

4.2.2微驱动器 154

4.2.3微能源 155

4.3 MEMS的设计 156

4.3.1 MEMS设计概述 156

4.3.2 MEMS设计的主要内容 157

4.3.3 MEMS设计的主要方法 157

4.4 MEMS的材料及制造技术 159

4.4.1 MEMS的材料 159

4.4.2 MEMS的制造技术 159

4.4 MEMS的封装 161

4.4.1 MEMS封装的概念 161

4.4.2 MEMS封装与集成电路封装的比较 161

4.4.3 MEMS封装的等级和接口 162

4.4.4 MEMS封装的工艺 163

4.4.5 MEMS封装的材料 164

4.5 MEMS的检测 165

4.5.1 MEMS检测的一般方法 165

4.5.2 MEMS中微弱信号检测与处理 166

4.6几种典型的MEMS传感器 167

4.6.1硅压阻压力传感器 167

4.6.2硅电容（3D技术）智能压力传感器 167

4.6.3气体传感器 168

4.6.4巨磁传感器 169

4.6.5流量传感器 170

4.6.6硅麦克风（声音）传感器 170

4.6.7温、湿度传感器 171

4.6.8硅陀螺（加速度）传感器 171

4.7 MEMS的应用 172

4.7.1 MEMS在医学中的应用 172

4.7.2 MEMS在汽车中的应用 174

4.7.3 MEMS在军事中的应用 177

4.7.4 MEMS技术的其他应用 178

第5章 智能传感器 180

5.1智能传感器概述 180

5.1.1智能传感器的基本概念 180

5.1.2智能传感器的组成 182

5.1.3智能传感器的功能与特点 183

5.1.4智能传感器的基本技术 187

5.1.5智能传感器标准体系 188

5.1.6智能传感器的应用与发展 189

5.2智能传感器的体系结构 190

5.2.1智能传感器的层次结构 190

5.2.2智能传感器的设计结构 190

5.2.3智能传感器的结构 191

5.2.4智能传感器的形式 194

5.3智能传感器通信技术 195

5.3.1概述 195

5.3.2汽车协议 197

5.3.3工业网络 200

5.3.4楼宇与家庭自动化 204

5.4网络化智能传感器 206

5.4.1基于现场总线的网络化智能传感器 207

5.4.2基于TCP/IP协议的网络化智能传感器 211

5.5智能传感器的发展趋势 212

5.5.1不断采用新机理、新材料、新技术、新工艺 212

5.5.2微型化与低功耗 213

5.5.3总线技术的标准化与规范化 215

5.5.4智能信息处理化 215

5.5.5传感器虚拟化 216

5.5.6智能传感器网络化 216

第6章 无线传感器网络 218

6.1无线传感器网络技术概述 218

6.1.1无线传感器网络的概念 218

6.1.2无线传感器网络的特点 219

6.1.3无线传感器网络体系结构概述 222

6.1.4无线传感器网络发展阶段 224

6.1.5无线传感器网络应用 225

6.1.6无线传感器网络发展趋势 227

6.2无线传感器网络物理层概述 229

6.2.1无线传感器网络物理层的研究内容 229

6.2.2无线通信物理层的主要技术 230

6.2.3无线传感器网络物理层的主要技术挑战 231

6.3无线传感网络通信协议 232

6.3.1路由协议概述 232

6.3.2 MAC协议 233

6.4无线传感器网络的支撑技术 236

6.4.1拓扑控制 236

6.4.2节点定位 238

6.4.3时间同步 241

6.4.4数据融合 244

6.4.5安全技术 248

6.5无线传感器网络的开发 250

6.5.1无线传感器网络硬件平台 250

6.5.2无线传感器网络的操作系统与软件开发 253

6.5.3无线传感器网络的仿真 255

第7章 传感器网络技术标准 257

7.1一般传感器网络技术标准 257

7.1.1国内外传感器网络标准研究现状 257

7.1.2传感器网络标准体系研究 258

7.2物联网传感器网络技术标准 260

7.2.1 IEEE702.11 260

7.2.2 ZigBee 263

7.2.3 IEEE1451标准 268

第8章 物联网示范工程中的传感器应用 274

8.1传感器在物联网系统中的应用前景 274

8.2传感器在基于物联网的医疗健康系统中的应用 275

8.2.1应用背景概述 275

8.2.2物联网环境下的无线医疗传感节点设计 275

8.2.3基于物联网的医疗健康护理系统的优点 279

8.3传感器在基于物联网的智能交通物系统中的应用 279

8.3.1应用背景概述 279

8.3.2基于物联网的智能交通系统总体架构 279

8.3.3核心网络设备的设计 280

8.3.4基于物联网的智能交通系统的优点 281

8.4传感器在基于物联网的智能小区系统中的应用 282

8.4.1应用背景概述 282

8.4.2智能小区的总体架构 283

8.4.3主要传感设备的设计 283

8.4.4物联网网关设备的设计 284

8.4.5关键技术设计和软件实现 284

8.4.6基于物联网的智能小区的优点 285

8.5传感器在基于物联网的节能减排系统中的应用 286

8.5.1应用背景概述 286

8.5.2节能减排系统的总体架构 286

8.5.3核心网络设备的设计 287

8.5.4关键技术设计和软件技术设计实现 287

8.5.5基于物联网的节能减排系统的优点 289

8.6传感器在基于物联网自助旅游系统中的应用 289

8.6.1应用背景概述 289

8.6.2自助旅游系统的体系结构 290

8.6.3核心硬件设备的设计 291

8.6.4关键技术设计和软件实现 291

8.6.5基于物联网的自助旅游系统的优点 293

8.7传感器在基于物联网的农业种植系统中的应用 294

8.7.1应用背景概述 294

8.7.2农业种植系统的总体架构 295

8.7.3核心网络设备的设计 295

8.7.4关键技术设计和软件实现 296

8.7.5基于物联网的农业种植系统的优点 298

附录2012中国市场传感器调查报告 299

参考文献 308