第1章 物聯(lián)網(wǎng)概論 1
1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述 2
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義與特點 2
1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)市場的技術(shù)驅(qū)動 3
1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景 3
1.2 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 6
1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的參考體系架構(gòu) 6
1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu) 8
1.2.3 物聯(lián)網(wǎng)體系 9
小結(jié) 11
第2章 自動識別技術(shù) 13
2.1 自動識別技術(shù)概述 14
2.1.1 自動識別技術(shù)的基本概念 14
2.1.2 自動識別技術(shù)的種類 14
2.2 條形碼技術(shù) 15
2.2.1 條形碼概述 15
2.2.2 條形碼的分類和編碼方法 15
2.2.3 條形碼識讀原理與技術(shù) 18
2.2.4 二維碼 21
2.2.5 條形碼技術(shù)的應(yīng)用 22
2.3 射頻識別技術(shù) 23
2.3.1 射頻識別技術(shù)概述 23
2.3.2 射頻識別系統(tǒng)的組成 24
2.3.3 射頻識別系統(tǒng)的分類 24
2.3.4 射頻識別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 24
2.3.5 EPC規(guī)范 26
2.3.6 射頻識別的應(yīng)用 29
2.4 機器視覺識別技術(shù) 30
2.4.1 機器視覺識別概述 30
2.4.2 機器視覺系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 30
2.4.3 機器視覺識別技術(shù)的應(yīng)用 32
2.5 生物識別技術(shù) 32
2.5.1 生物識別技術(shù)概述 32
2.5.2 指紋識別 35
2.5.3 聲紋識別 37
2.5.4 人臉識別 40
2.5.5 手掌靜脈識別 41
2.5.6 生物識別技術(shù)的應(yīng)用 42
小結(jié) 42
第3章 傳感器智能設(shè)備及智能終端 43
3.1 傳感器設(shè)備 44
3.1.1 什么是傳感器設(shè)備 44
3.1.2 傳感器的特性 45
3.1.3 代表性傳感器的原理 48
3.2 智能終端 55
3.2.1 智能終端的定義 55
3.2.2 智能終端的特點 55
3.2.3 智能傳感器與智能終端 57
3.2.4 智能終端的應(yīng)用 58
3.2.5 智能終端發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 59
小結(jié) 62
第4章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 63
4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 64
4.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 64
4.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)
架構(gòu) 66
4.2 低速無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范概述 68
4.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 68
4.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu) 69
4.3 IEEE 802.15.4技術(shù) 71
4.3.1 IEEE 802.15系列標(biāo)準(zhǔn) 71
4.3.2 IEEE 802.15.4協(xié)議簇 72
4.3.3 IEEE802.15.4協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 73
4.3.4 IEEE 802.15.4物理層協(xié)議 73
4.3.5 IEEE 802.15.4的MAC協(xié)議 76
4.4 ZigBee技術(shù) 79
4.4.1 ZigBee技術(shù)的特點 79
4.4.2 ZigBee協(xié)議體系 80
4.4.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 82
4.5 6LoWPAN技術(shù) 83
4.5.1 6LoWPAN技術(shù)的優(yōu)勢 83
4.5.2 6LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧架構(gòu) 84
4.5.3 6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)拓撲和路由
協(xié)議 85
4.5.4 6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)層幀格式 85
4.6 藍牙及藍牙4.x技術(shù) 87
4.6.1 藍牙技術(shù)概述 87
4.6.2 藍牙4.x技術(shù) 89
4.7 體域網(wǎng)技術(shù) 90
4.7.1 體域網(wǎng)的架構(gòu) 90
4.7.2 無線體域網(wǎng)的節(jié)點設(shè)計 93
4.7.3 體域網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn) 94
4.8 面向視頻通信的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 95
4.8.1 關(guān)鍵技術(shù) 95
4.8.2 面臨的挑戰(zhàn) 96
小結(jié) 96
第5章 寬帶無線與通信網(wǎng) 97
5.1 寬帶無線網(wǎng) 98
5.1.1 互聯(lián)網(wǎng)定義與發(fā)展 98
5.1.2 寬帶無線網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展 99
5.1.3 無線局域網(wǎng) 101
5.1.4 無線城域網(wǎng) 108
5.2 移動通信網(wǎng) 111
5.2.1 移動通信的出現(xiàn) 111
5.2.2 移動通信技術(shù) 113
5.3 移動互聯(lián)網(wǎng) 119
5.3.1 移動互聯(lián)網(wǎng)的定義 119
5.3.2 移動互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo) 120
5.3.3 移動互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議 121
5.3.4 移動互聯(lián)網(wǎng)的擴展協(xié)議 122
小結(jié) 124
第6章 云計算基本技術(shù) 125
6.1 云計算概述 126
6.1.1 云計算定義 126
6.1.2 云計算體系結(jié)構(gòu) 128
6.1.3 云計算關(guān)鍵技術(shù) 129
6.1.4 云計算技術(shù)層次 130
6.2 谷歌文件系統(tǒng)云計算原理應(yīng)用 131
6.2.1 谷歌文件系統(tǒng) 131
6.2.2 分布式數(shù)據(jù)處理
MapReduce 135
6.2.3 分布式鎖服務(wù) 137
6.2.4 分布式結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表
Bigtable 137
6.2.5 分布式存儲系統(tǒng)Megastore 140
6.3 云計算與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合方式 141
小結(jié) 143
第7章 物聯(lián)網(wǎng)中間件 145
7.1 物聯(lián)網(wǎng)中間件簡介 146
7.1.1 什么是物聯(lián)網(wǎng)中間件 146
7.1.2 中間件在物聯(lián)網(wǎng)中的作用 147
7.1.3 物聯(lián)網(wǎng)中間件的現(xiàn)狀與發(fā)展
趨勢 147
7.1.4 物聯(lián)網(wǎng)中間件系統(tǒng)總體
架構(gòu) 148
7.1.5 物聯(lián)網(wǎng)中間件設(shè)計方法 150
7.2 物聯(lián)網(wǎng)典型中間件 151
7.2.1 傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中間件 151
7.2.2 傳感網(wǎng)節(jié)點中間件 152
7.2.3 傳感網(wǎng)安全中間件 154
小結(jié) 155
第8章 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合與管理 157
8.1 數(shù)據(jù)融合概述 158
8.1.1 數(shù)據(jù)融合的發(fā)展 158
8.1.2 數(shù)據(jù)融合的定義 158
8.1.3 數(shù)據(jù)融合的發(fā)展 159
8.2 數(shù)據(jù)融合的基本原理 160
8.2.1 數(shù)據(jù)融合的體系結(jié)構(gòu) 160
8.2.2 數(shù)據(jù)融合技術(shù)的理論方法 161
8.2.3 數(shù)據(jù)融合模型介紹 164
8.3 物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)融合技術(shù) 166
8.3.1 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的作用 166
8.3.2 傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)融合的基本
原理 167
8.3.3 基于信息抽象層次的數(shù)據(jù)融合
模型 169
8.3.4 多傳感器算法 170
8.4 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理技術(shù) 170
8.4.1 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的特點 170
8.4.2 傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 171
小結(jié) 171
第9章 物聯(lián)網(wǎng)安全與測試技術(shù) 173
9.1 物聯(lián)網(wǎng)安全概述 174
9.1.1 物聯(lián)網(wǎng)安全特征 174
9.1.2 物聯(lián)網(wǎng)安全威脅分析 175
9.1.3 物聯(lián)網(wǎng)安全體系結(jié)構(gòu) 176
9.2 物聯(lián)網(wǎng)的安全關(guān)鍵技術(shù) 177
9.2.1 密鑰管理機制 177
9.2.2 數(shù)據(jù)處理與隱私性 178
9.2.3 安全路由 179
9.2.4 認證與訪問控制 180
9.2.5 惡意代碼防御 181
9.2.6 入侵檢測與容侵容錯技術(shù) 182
9.2.7 基于IPv6物聯(lián)網(wǎng)的安全
技術(shù) 182
9.3 物聯(lián)網(wǎng)的安全管理 183
9.4 物聯(lián)網(wǎng)的測試技術(shù)概述 185
9.4.1 需求分析 185
9.4.2 測試標(biāo)準(zhǔn) 189
9.4.3 傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)測試的特點 190
9.4.4 傳感網(wǎng)測試架構(gòu) 192
9.5 物聯(lián)網(wǎng)安全測試 193
9.5.1 安全測試系統(tǒng)概述 193
9.5.2 系統(tǒng)的搭建與測試報告 198
小結(jié) 198
第10章 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例——智能
交通 199
10.1 智能交通概述 200
10.1.1 智能交通系統(tǒng)概述 200
10.1.2 智能交通系統(tǒng)功能與特征 202
10.1.3 智能交通中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 202
10.2 智能交通系統(tǒng)平臺架構(gòu) 205
10.3 城市智能交通管理系統(tǒng) 208
10.3.1 城市智能交通管理系統(tǒng)方案
設(shè)計 208
10.3.2 智能交通管理系統(tǒng)的建設(shè)
案例 210
10.4 車聯(lián)網(wǎng) 211
10.4.1 車聯(lián)網(wǎng)概述 211
10.4.2 國內(nèi)外車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史 212
10.4.3 車聯(lián)網(wǎng)的功能與關(guān)鍵技術(shù) 213
10.4.4 車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展望 215
小結(jié) 216
參考文獻 217
第2章 自動識別技術(shù)
導(dǎo)讀
自動識別技術(shù)作為一門依賴于信息技術(shù)的多學(xué)科結(jié)合的邊緣技術(shù)，近年來得到了迅速發(fā)展。本章將主要從條形碼、機器視覺識別等方面介紹自動識別技術(shù)。
2.1 自動識別技術(shù)概述
2.1.1 自動識別技術(shù)的基本概念
自動識別技術(shù)是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)，它將數(shù)據(jù)自動識別、自動采集并且自動輸入計算機進行處理。自動識別技術(shù)近年來的發(fā)展日新月異，已成為集計算機、光、機電、通信技術(shù)為一體的高新技術(shù)學(xué)科，是當(dāng)今世界高科技領(lǐng)域中的一項重要的系統(tǒng)工程。它可以幫助人們快速、準(zhǔn)確地進行數(shù)據(jù)的自動采集和輸入，解決計算機應(yīng)用中由于數(shù)據(jù)輸入速度慢、出錯率高等問題。目前，它已在商業(yè)、工業(yè)、交通運輸業(yè)、郵電通信業(yè)、物資管理、物流、倉儲、醫(yī)療衛(wèi)生、安全檢查、餐飲、旅游、票證管理以及軍事裝備等國民經(jīng)濟各行各業(yè)和人們的日常生活中得到了廣泛應(yīng)用。
2.1.2 自動識別技術(shù)的種類
自動識別系統(tǒng)根據(jù)識別對象的特征可以自動分為兩大類，分別是數(shù)據(jù)采集技術(shù)和特征提取技術(shù)。這兩大類自動識別技術(shù)的基本功能都是完成物品的自動識別和數(shù)據(jù)的自動采集。數(shù)據(jù)采集技術(shù)的基本特征是需要被識別物體具有特定的識別特征載體，而特征提取技術(shù)則是根據(jù)被識別物體本身的行為特征(包括靜態(tài)、動態(tài)和屬性的特征)來完成數(shù)據(jù)的自動采集。
1. 條形碼技術(shù)
條形碼技術(shù)的核心是條碼符號，我們所看到的條碼符號是由一組規(guī)則排列的條、空以及相應(yīng)的數(shù)字字符組成，這種用條、空組成的數(shù)據(jù)編碼可以供機器識讀，而且很容易被譯成二進制數(shù)和十進制數(shù)。這些條和空可以有各種不同的組合方法，從而構(gòu)成不同的圖形符號，即各種符號體系(也稱碼制)。不同碼制的條形碼，適用于不同的應(yīng)用場合。
2. 射頻識別
射頻識別技術(shù)的基本原理是電磁理論。 射頻識別技術(shù)適用的領(lǐng)域：物料跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸數(shù)據(jù)采集和交換的場合。 目前，最流行的應(yīng)用是在交通運輸(汽車、貨箱識別)、路橋收費、保安(進出控制)、自動生產(chǎn)和動物標(biāo)簽等方面。射頻識別技術(shù)在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛。
3. 機器視覺識別
機器視覺識別是用機器代替人眼來進行測量和判斷，即通過機器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳遞給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。圖像處理系統(tǒng)可以對這些信號進行各種運算來抽取目標(biāo)的特征，自動識別限定的標(biāo)志、字符、編碼結(jié)構(gòu)或可作為確切識斷的基礎(chǔ)呈現(xiàn)在圖像內(nèi)的其他特征，甚至根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。
4. 生物識別技術(shù)
生物識別技術(shù)是指利用可以測量的人體生物學(xué)或行為學(xué)特征來識別、核實個人身份的一種自動識別技術(shù)。這種技術(shù)能夠用來鑒別身份的生物特征，具有廣泛性、唯一性、穩(wěn)定性、可采集性等特點。
2.2 條形碼技術(shù)
2.2.1 條形碼概述
1. 條形碼的概念
條形碼(Bar Code)是主要的自動收集技術(shù)，可以用來收集有關(guān)任何人物、地點或物品的資料，它的應(yīng)用范圍是無限的。目前，條形碼已被普遍運用于進行物品追蹤、控制庫存、記錄時間和出勤、監(jiān)視生產(chǎn)過程、質(zhì)量控制、檢進檢出、分類、訂單輸入、文件追蹤、進出控制、個人識別、送貨與收貨、倉庫管理、路線管理、售貨點作業(yè)以及包括追蹤藥物使用和收款等在內(nèi)的醫(yī)療保健等方面。
2. 條形碼符號的構(gòu)成
一個條形碼符號由數(shù)條黑色和白色的線組成，如圖2-1所示。一個完整的條形碼主要包括：靜區(qū)(前，左側(cè)空白區(qū)域)、起始符、中間分割符(主要用于EAN碼)、校驗符、終止符、靜區(qū)(后，右側(cè)空白區(qū)域)，同時，下側(cè)具有供人識別的數(shù)字字符。
圖2-1 條形碼構(gòu)成
2.2.2 條形碼的分類和編碼方法
1. 條形碼的分類
條形碼的分類方法有很多種，一般可按碼制分類和維數(shù)分類。按照維數(shù)，可分為一維條形碼和二維條形碼等。
1) 按碼制分類
條碼種類很多，常見的有二十多種碼制，其中包括：Code39碼(標(biāo)準(zhǔn)39碼)、Codabar碼(庫德巴碼)、Code25碼(標(biāo)準(zhǔn)25碼)、ITF25碼(交叉25碼)、Matrix25碼(矩陣25碼)、UPC-A碼、UPC-E碼、EAN-13碼(EAN-13國際商品條碼)、EAN-8碼(EAN-8國際商品條碼)、中國郵政編碼(矩陣25碼的一種變體)、Code-B碼、MSI碼、Code11碼、Code93碼、ISBN碼、ISSN碼、Code128碼(Code128碼，包括EAN128碼)、Code39EMS(EMS專用的39碼)等一維條碼和PDF417等二維條碼。
2) 按維數(shù)分類
按維數(shù)，條形碼可以分為一維條形碼、二維條形碼、多維條形碼等。
一維條形碼只是在一個方向上(一般是水平方向)表達信息，而在垂直方向不表達任何信息，其一定的高度通常是為了便于閱讀器的掃描。一維條形碼的應(yīng)用可以提高信息錄入的速度，減少差錯率，但是一維條形碼也存在數(shù)據(jù)容量較小(30個字符左右)，只能包含字母和數(shù)字，條形碼尺寸相對較大(空間利用率較低)，條形碼遭到損壞后便不能閱讀等一些不足之處。
二維條形碼在平面的橫向和縱向上都能表示信息，所以與一維條形碼相比，二維條形碼所攜帶的信息量和信息密度都成倍提高，二維條形碼可表示圖像、文字甚至聲音。二維條形碼的出現(xiàn)，使條形碼技術(shù)從簡單地標(biāo)識物品轉(zhuǎn)化為描述物品，它的功能起到了質(zhì)的變化，條形碼技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之?dāng)U大。
2. 條形碼的編碼方法
下面簡單介紹幾種常用的條形碼及其編碼方法。
1) EAN碼
EAN碼的全名為歐洲商品條碼(European Article Number)，源于1977年，由歐洲12個工業(yè)國家所共同發(fā)展出來的一種條碼，目前已成為一種國際性的條形碼系統(tǒng)。EAN碼的管理是由國際商品條碼總會(International Article Numbering Association)負責(zé)各會員國的國家代表號碼之分配與授權(quán)，再由各會員國的商品條碼專責(zé)機構(gòu)，對其國內(nèi)的制造商、批發(fā)商、零售商等授予廠商代表號碼。
EAN碼具有以下特性。
(1) 只能儲存數(shù)字。
(2) 可雙向掃描處理，即條形碼可由左至右或由右至左掃描。
(3) 必須有一檢查碼，以防讀取資料錯誤的情形發(fā)生。檢查碼位于EAN碼中的最右邊。
(4) 具有左護線、中線及右護線，以分隔條形碼上的不同部分與擷取適當(dāng)?shù)陌踩臻g。
(5) 條形碼長度一定，較欠缺彈性，但經(jīng)由適當(dāng)?shù)墓艿溃墒蛊渫ㄓ糜谑澜绺鲊?
依結(jié)構(gòu)的不同，EAN碼可區(qū)分為以下兩種。
EAN-13碼：由13個數(shù)字組成，為EAN的標(biāo)準(zhǔn)編碼形式。
EAN- 8碼：由8個數(shù)字組成，屬EAN的簡易編碼形式。
……
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