第1章 物联网概论 1
1.1 物联网发展的社会背景 1
1.1.1 物联网概念的提出 1
1.1.2 物联网与智慧地球 3
1.1.3 欧盟与各国政府关于物联网的发展规划 4
1.1.4 物联网与我国战略性新兴产业 5
1.2 物联网发展的技术背景 5
1.2.1 从人类对技术需求的角度认识物联网发展的必然性 5
1.2.2 从互联网发展的角度认识物联网发展的必然性 7
1.2.3 从科学研究的角度认识物联网发展的必然性 8
1.3 物联网的定义与主要技术特征 16
1.3.1 物联网的定义 16
1.3.2 物联网的主要技术特征 16
1.3.3 物联网与互联网的比较 19
1.3.4 物联网与“互联网＋”的关系 24
1.4 物联网体系结构 25
1.4.1 物联网体系结构的基本概念 25
1.4.2 人处理物理世界问题的基本方法 28
1.4.3 物联网感知层 30
1.4.4 物联网网络层 31
1.4.5 物联网应用层 40
1.5 物联网的关键技术与产业发展 44
1.5.1 物联网的关键技术 44
1.5.2 物联网的产业链结构 47
1.5.3 物联网产业对国民经济与社会发展的影响 48
1.5.4 我国物联网产业发展的政策环境 50
本章小结 51
习题 52
第2章 RFID与物联网应用 54
2.1 自动识别技术 54
2.1.1 自动识别技术的发展过程 54
2.1.2 条码技术 54
2.1.3 磁卡、IC卡技术 58
2.2 RFID标签与EPC编码体系 59
2.2.1 RFID标签的基本概念 59
2.2.2 RFID标签的基本工作原理 61
2.2.3 RFID标签的分类 63
2.2.4 RFID标签的编码标准 68
2.3 RFID标签读写器 73
2.3.1 RFID标签读写器的功能与分类 73
2.3.2 RFID读写器的结构与设计方法 74
本章小结 77
习题 77
第3章 传感器与传感网技术 79
3.1 传感器的概念 79
3.1.1 感知能力与传感器的发展 79
3.1.2 传感器的分类 80
3.1.3 物理传感器 81
3.1.4 化学传感器 85
3.1.5 生物传感器 86
3.1.6 纳米传感器 87
3.1.7 传感器性能指标 90
3.2 智能传感器与无线传感器 91
3.2.1 智能传感器的研究与发展 91
3.2.2 无线传感器的研究与发展 93
3.3 无线传感器网络 94
3.3.1 从无线分组网到无线自组网 94
3.3.2 从无线自组网到无线传感器网络 98
3.3.3 无线传感器网络的特点与结构 100
3.3.4 无线传感器网络节点的结构与设计原则 103
3.4 无线传感器网络技术的研究与发展 105
3.4.1 无线传感器与执行器网络 105
3.4.2 无线多媒体传感器网络 109
3.4.3 水下无线传感器网络 111
3.4.4 地下无线传感器网络 115
3.4.5 无线纳米传感器网络 120
本章小结 121
习题 121
第4章 物联网智能硬件与嵌入式系统 123
4.1 嵌入式系统概述 123
4.1.1 嵌入式系统的发展过程 123
4.1.2 嵌入式系统的特点 124
4.2 物联网智能硬件 128
4.2.1 智能硬件的基本概念 128
4.2.2 人工智能在物联网智能硬件中的应用 128
4.2.3 人机交互 131
4.2.4 物联网智能硬件的人机交互技术 132
4.2.5 柔性显示与柔性电池技术在物联网智能硬件中的应用 140
4.2.6 我国发展智能硬件的政策环境 142
4.3 可穿戴计算及其在物联网中的应用 143
4.3.1 可穿戴计算的基本概念 143
4.3.2 可穿戴计算设备的分类与应用 143
4.4 智能机器人及其在物联网中的应用 149
4.4.1 机器人的基本概念 149
4.4.2 机器人的分类与应用 151
4.4.3 我国发展智能机器人产业的政策环境 157
本章小结 158
习题 159
第5章 物联网通信与网络技术 161
5.1 计算机网络技术的研究与发展 161
5.1.1 从信息技术的角度看通信与网络技术的发展 161
5.1.2 计算机网络的形成与发展 162
5.1.3 计算机网络的分类与特点 169
5.1.4 TCP/IP协议的基本概念 171
5.1.5 下一代网络体系结构与软件定义网络技术的研究 176
5.2 移动通信网技术的研究与发展 177
5.2.1 蜂窝系统的基本概念 177
5.2.2 移动通信技术与标准的发展 180
5.2.3 5G与物联网 181
5.2.4 M2M、D2D技术及其在物联网中的应用 182
5.3 物联网接入技术 185
5.3.1 物联网接入技术的基本概念 185
5.3.2 有线接入技术 185
5.3.3 无线接入技术 190
5.3.4 软件无线电、认知无线电在物联网中的应用 197
本章小结 198
习题 199
第6章 位置信息、定位技术与位置服务 201
6.1 位置信息与位置服务 201
6.1.1 位置信息——从互联网到物联网 201
6.1.2 位置信息在物联网中的作用 202
6.2 定位系统 204
6.2.1 航天航空遥感技术 204
6.2.2 全球定位系统 206
6.2.3 地理信息系统 212
6.2.4 高精度地图 215
6.3 定位技术 216
6.3.1 移动通信定位技术 216
6.3.2 基于Wi-Fi的定位技术 218
6.3.3 基于RFID的定位技术 221
6.3.4 无线传感器网络定位技术 221
6.4 位置服务 223
6.4.1 位置服务的基本概念 223
6.4.2 位置服务系统的设计方法 224
本章小结 227
习题 227
第7章 物联网智能数据处理技术 229
7.1 物联网智能数据处理技术的基本概念 229
7.1.1 物联网数据的特点 229
7.1.2 物联网中的数据、信息与知识 231
7.1.3 物联网数据处理的关键技术 232
7.2 物联网与云计算 234
7.2.1 云计算产生的背景 234
7.2.2 云计算的分类 237
7.2.3 云计算的主要技术特征 237
7.2.4 云计算在物联网中的应用 238
7.3 物联网与大数据 240
7.3.1 数据挖掘的基本概念 240
7.3.2 大数据的基本概念 241
7.3.3 大数据的定义与特征 244
7.3.4 物联网大数据研究的特殊性 246
7.3.5 物联网与智能决策、智能控制 247
本章小结 248
习题 249
第8章 物联网网络安全 250
8.1 网络空间安全与网络安全的基本概念 250
8.1.1 网络空间安全概念的提出 250
8.1.2 我国《国家网络空间安全战略》涵盖的主要内容 251
8.1.3 网络空间安全的理论体系 253
8.2 OSI安全体系结构 255
8.2.1 OSI安全体系结构的基本概念 255
8.2.2 网络安全模型与网络安全访问模型 257
8.2.3 用户对网络安全的需求 258
8.3 物联网网络安全研究的主要内容 259
8.3.1 物联网中可能存在的网络攻击方式 259
8.3.2 物联网网络安全的新动向 262
8.3.3 RFID安全与隐私保护研究 265
本章小结 269
习题 270
第9章 物联网应用 272
9.1 智能工业 272
9.1.1 工业4.0的基本概念 272
9.1.2 工业4.0涵盖的基本内容 274
9.1.3 《中国制造2025》发展规划 276
9.2 智能农业 277
9.2.1 智能农业的基本概念 277
9.2.2 智能农业应用示例 277
9.3 智能交通 281
9.3.1 物联网智能交通与传统智能交通的区别 281
9.3.2 车联网 282
9.3.3 无人驾驶汽车及其研究进展 283
9.4 智能电网 285
9.4.1 智能电网的基本概念 285
9.4.2 智能电网应用示例 287
9.5 智能环保 289
9.5.1 智能环保的基本概念 289
9.5.2 智能环保应用示例 290
9.6 智能医疗 294
9.6.1 智能医疗的基本概念 294
9.6.2 智能医疗应用示例 295
9.7 智能安防 299
9.7.1 智能安防的基本概念 299
9.7.2 智能安防应用示例 300
9.8 智能家居 304
9.8.1 智能家居的基本概念 304
9.8.2 智能家居应用示例 306
9.9 智能物流 308
9.9.1 智能物流的基本概念 308
9.9.2 智能物流与物联网的关系 308
9.9.3 未来商店与物联网 309
9.9.4 大型智能物流系统的设计方法 311
本章小结 315
思考题 316
参考文献 318