物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論與應(yīng)用

第1章 緒論 1
1．1　物聯(lián)網(wǎng)的概念　1
1．2　物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特征　2
1．2．1　全面感知　2
1．2．2　互通互聯(lián)　3
1．2．3　智慧運行　3
1．3　物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況　4
1．3．1　物聯(lián)網(wǎng)概念的誕生　4
1．3．2　物聯(lián)網(wǎng)在國外的發(fā)展　4
1．3．3　物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的發(fā)展　5
1．3．4　物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入2．0時代　6
1．4　物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵及網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)　7
1．4．1　物聯(lián)網(wǎng)起源于射頻識別
領(lǐng)域　7
1．4．2　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概念的融入　8
1．4．3　從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)　8
1．4．4　泛在網(wǎng)絡(luò)的愿景　10
1．5　物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)　11
1．5．1　物聯(lián)網(wǎng)的基本組成　11
1．5．2　感知層　11
1．5．3　網(wǎng)絡(luò)層　16
1．5．4　應(yīng)用層　23
本章小結(jié)　28
思考與練習(xí)　29
第2章　射頻識別及應(yīng)用　30
2．1　自動識別概述　30
2．1．1　自動識別技術(shù)的概念　30
2．1．2　自動識別系統(tǒng)的組成　31
2．1．3　自動識別技術(shù)的分類　32
2．1．4　幾種常見的自動識別技術(shù)　32
2．2　RFID系統(tǒng)　37
2．2．1　RFID的基本組成　37
2．2．2　RFID的發(fā)展歷史　42
2．2．3　RFID的分類　44
2．2．4　RFID的工作原理　46
2．2．5　電子標(biāo)簽與讀寫器　48
2．2．6　RFID的標(biāo)準(zhǔn)體系　51
2．2．7　RFID的發(fā)展趨勢　53
2．3　物聯(lián)網(wǎng)的起源—EPC系統(tǒng)的
體系架構(gòu)　55
2．3．1　物聯(lián)網(wǎng)RFID體系架構(gòu)　55
2．3．2　全球物品編碼　55
2．3．3　EPC標(biāo)簽與讀寫器　58
2．3．4　EPC中間件　60
2．3．5　EPC的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)　60
2．4　物聯(lián)網(wǎng)RFID應(yīng)用舉例　61
2．4．1　物聯(lián)網(wǎng)RFID在德國汽車
制造中的應(yīng)用　61
2．4．2　物聯(lián)網(wǎng)RFID在醫(yī)療管理
中的應(yīng)用　62
2．4．3　物聯(lián)網(wǎng)RFID在門票防偽
中的應(yīng)用　64
本章小結(jié)　66
思考與練習(xí)　67
第3章　傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
及應(yīng)用　68
3．1　傳感器概述　68
3．1．1　傳感器的概念　68
3．1．2　傳感器的組成與分類　69
3．1．3　傳感器的一般特性　70
3．1．4　傳感器的技術(shù)特點　73
3．1．5　傳感器的發(fā)展趨勢　74
3．2　傳感器的工作原理　76
3．2．1　應(yīng)變式傳感器　76
3．2．2　光電式傳感器　78
3．2．3　超聲波傳感器　81
3．2．4　半導(dǎo)體傳感器　83
3．2．5　生物傳感器　86
3．2．6　傳感器集成化、智能化和
網(wǎng)絡(luò)化　87
3．3　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)　90
3．3．1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念　90
3．3．2　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成　90
3．3．3　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點　91
3．3．4　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)　93
3．3．5　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議　94
3．4　傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
舉例　96
3．4．1　從傳統(tǒng)傳感器到智能傳感
器的應(yīng)用　96
3．4．2　傳感器在汽車中的應(yīng)用　98
3．4．3　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用　99
本章小結(jié)　101
思考與練習(xí)　102
第4章　物聯(lián)網(wǎng)定位及應(yīng)用　103
4．1　導(dǎo)航與定位系統(tǒng)概述　103
4．1．1　導(dǎo)航與定位的基本概念　103
4．1．2　導(dǎo)航與定位的基本任務(wù)　103
4．1．3　導(dǎo)航與定位的分類　104
4．1．4　無線電導(dǎo)航與定位的發(fā)展
概況　105
4．1．5　無線電導(dǎo)航與定位的基本
原理　108
4．2　GPS全球定位系統(tǒng)　109
4．2．1　GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的
組成　109
4．2．2　GPS定位的基本原理　110
4．2．3　GPS衛(wèi)星信號　112
4．2．4　GPS現(xiàn)代化的進(jìn)展　115
4．3　室內(nèi)定位技術(shù)　115
4．3．1　室內(nèi)定位的技術(shù)特點　115
4．3．2　室內(nèi)無線電定位技術(shù)　115
4．3．3　室內(nèi)超聲波定位技術(shù)　117
4．3．4　室內(nèi)紅外定位技術(shù)　118
4．4　定位技術(shù)應(yīng)用舉例　118
4．4．1　GPS定位在大地測量中的
應(yīng)用　118
4．4．2　定位技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的
應(yīng)用　119
4．4．3　場景中的精準(zhǔn)定位應(yīng)用　120
本章小結(jié)　121
思考與練習(xí)　121
第5章　物聯(lián)網(wǎng)通信及應(yīng)用　123
5．1　無線移動通信系統(tǒng)概述　123
5．1．1　無線電頻譜　123
5．1．2　無線通信網(wǎng)絡(luò)　124
5．2　無線接入網(wǎng)　126
5．2．1　ZigBee　126
5．2．2　藍(lán)牙　129
5．2．3　UWB　133
5．2．4　60GHz通信　135
5．2．5　WLAN　136
5．2．6　WiMAX　138
5．3　移動通信系統(tǒng)　141
5．3．1　第一代（1G）移動通信　141
5．3．2　第二代（2G）移動通信　142
5．3．3　第三代（3G）移動通信　143
5．3．4　第四代（4G）移動通信　146
5．3．5　第五代（5G）移動通信　150
5．4　有線接入網(wǎng)　152
5．4．1　基于雙絞線傳輸?shù)慕尤刖W(wǎng)　152
5．4．2　基于光傳輸?shù)慕尤刖W(wǎng)　153
5．4．3　混合光纖/同軸接入網(wǎng)　155
5．5　光網(wǎng)絡(luò)　155
5．5．1　光纖的發(fā)明　155
5．5．2　光網(wǎng)絡(luò)的誕生　156
5．5．3　光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程　156
5．5．4　光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀　157
5．5．5　光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢　159
5．6　物聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用舉例　160
5．6．1　NB-IoT在城市智慧停車
系統(tǒng)中的應(yīng)用　160
5．6．2　Google在60GHz用手勢
操作設(shè)備的應(yīng)用　162
5．6．3　武漢郵電科學(xué)研究院單模七
芯光纖的應(yīng)用　163
本章小結(jié)　164
思考與練習(xí)　164
第6章　物聯(lián)網(wǎng)EPC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)
及應(yīng)用　165
6．1　EPC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)概述　165
6．2　EPC系統(tǒng)名稱解析服務(wù)　167
6．2．1　EPC系統(tǒng)名稱解析服務(wù)概述　167
6．2．2　IP地址和IPv6　168
6．2．3　域名解析　171
6．2．4　ONS層次結(jié)構(gòu)與服務(wù)方式　173
6．2．5　ONS工作原理和查詢舉例　176
6．3　EPC系統(tǒng)信息發(fā)布服務(wù)　178
6．3．1　EPC系統(tǒng)信息發(fā)布服務(wù)
概述　178
6．3．2　萬維網(wǎng)　179
6．3．3　超文本與超媒體　180
6．3．4　EPCIS的作用　181
6．3．5　EPCIS系統(tǒng)設(shè)計　182
6．3．6　PML描述物體　184
6．4　EPC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用舉例　186
6．4．1　EPC技術(shù)在西班牙伊比利
亞火腿追蹤中的應(yīng)用　186
6．4．2　PML文檔應(yīng)用舉例　187
6．4．3　EPCIS在商業(yè)數(shù)據(jù)追溯上
的應(yīng)用　188
本章小結(jié)　189
思考與練習(xí)　190
第7章　物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)和云計算　191
7．1　大數(shù)據(jù)的概念及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的
大數(shù)據(jù)　191
7．1．1　什么是大數(shù)據(jù)　191
7．1．2　數(shù)據(jù)的量級　191
7．1．3　大數(shù)據(jù)的特征　192
7．1．4　大數(shù)據(jù)的分類及產(chǎn)生主體　193
7．1．5　物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)　195
7．2　大數(shù)據(jù)技術(shù)　197
7．2．1　谷歌技術(shù)“三件寶”—
大數(shù)據(jù)的技術(shù)起源　197
7．2．2　大數(shù)據(jù)技術(shù)的開源實現(xiàn)　201
7．2．3　大數(shù)據(jù)的技術(shù)體系　202
7．3　云計算　206
7．3．1　云計算的概念和特點　206
7．3．2　云計算的層次架構(gòu)　208
7．3．3　基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)　208
7．3．4　平臺即服務(wù)　210
7．3．5　軟件即服務(wù)　211
7．4　大數(shù)據(jù)和云計算在物聯(lián)網(wǎng)中的
應(yīng)用舉例　212
7．4．1　物聯(lián)網(wǎng)中智慧醫(yī)療的大數(shù)據(jù)
應(yīng)用模式　212
7．4．2　聯(lián)想公司的工業(yè)物聯(lián)和工業(yè)
大數(shù)據(jù)應(yīng)用　213
7．4．3　云計算在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用　215
本章小結(jié)　217
思考與練習(xí)　217
第8章　物聯(lián)網(wǎng)與人工智能　218
8．1　人工智能的基本概念　218
8．1．1　什么是人工智能　218
8．1．2　人工智能的起源　219
8．1．3　人工智能的發(fā)展　219
8．1．4　人工智能的學(xué)科范疇　221
8．2　人工智能的研究方法　223
8．2．1　符號主義　224
8．2．2　連接主義　224
8．2．3　行為主義　225
8．3　人工智能的重要領(lǐng)域　225
8．3．1　計算機(jī)視覺　225
8．3．2　自然語言處理　226
8．3．3　認(rèn)知科學(xué)　226
8．3．4　機(jī)器人學(xué)　227
8．3．5　博弈倫理　227
8．3．6　機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)　227
8．4　人工智能在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
舉例　228
8．4．1　百度無人駕駛在物聯(lián)網(wǎng)中的
應(yīng)用　229
8．4．2　可穿戴設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)和人工
智能中的應(yīng)用　231
8．4．3　博弈倫理在人工智能中的
應(yīng)用　233
本章小結(jié)　234
思考與練習(xí)　234
第9章　物聯(lián)網(wǎng)中間件及應(yīng)用　236
9．1　物聯(lián)網(wǎng)中間件概述　236
9．1．1　中間件的概念　236
9．1．2　中間件的分類　237
9．1．3　物聯(lián)網(wǎng)中間件的作用　238
9．1．4　物聯(lián)網(wǎng)中間件的工作特點和
技術(shù)特征　239
9．2　物聯(lián)網(wǎng)中間件的發(fā)展歷程　240
9．2．1　中間件的發(fā)展階段　240
9．2．2　中間件國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀　240
9．3　中間件結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)　241
9．3．1　中間件的系統(tǒng)框架　242
9．3．2　中間件的處理模塊　243
9．3．3　中間件標(biāo)準(zhǔn)　245
9．4　物聯(lián)網(wǎng)中間件應(yīng)用舉例　246
9．4．1　IBM中間件在遠(yuǎn)望谷RFID
硬件與系統(tǒng)銜接中的應(yīng)用　246
9．4．2　微軟中間件在各企業(yè)級商務(wù)
應(yīng)用消息交流中的應(yīng)用　248
9．4．3　國內(nèi)中間件的應(yīng)用　250
本章小結(jié)　250
思考與練習(xí)　251
第10章　物聯(lián)網(wǎng)信息安全及應(yīng)用　252
10．1　信息安全基礎(chǔ)　252
10．1．1　信息安全的概念　252
10．1．2　信息安全的主要威脅和
具體方式　253
10．1．3　信息安全的解決手段　255
10．1．4　密碼學(xué)基礎(chǔ)　256
10．2　物聯(lián)網(wǎng)安全概述　259
10．2．1　物聯(lián)網(wǎng)安全威脅舉例　259
10．2．2　物聯(lián)網(wǎng)安全面臨的挑戰(zhàn)　260
10．2．3　物聯(lián)網(wǎng)安全與互聯(lián)網(wǎng)安全
的關(guān)系　261
10．3　物聯(lián)網(wǎng)信息安全體系　262
10．3．1　物聯(lián)網(wǎng)的安全層次模型　262
10．3．2　物聯(lián)網(wǎng)感知層安全　263
10．3．3　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層安全　265
10．3．4　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全　266
10．3．5　與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的安全問題　267
10．4　物聯(lián)網(wǎng)信息安全應(yīng)用舉例　268
10．4．1　信息物理安全在物聯(lián)網(wǎng)中
的應(yīng)用　268
10．4．2　信息安全在恩智浦公司
MIFARE卡中的應(yīng)用與
實現(xiàn)　269
10．4．3　信息安全在物流領(lǐng)域的
應(yīng)用與實現(xiàn)　271
本章小結(jié)　273
思考與練習(xí)　273
第11章　萬物互聯(lián)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用　274
11．1　萬物互聯(lián)　274
11．1．1　物聯(lián)網(wǎng)的萬物互聯(lián)　274
11．1．2　多種通信模式在萬物互
聯(lián)中的應(yīng)用　275
11．1．3　物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器對機(jī)器　280
11．1．4　改變產(chǎn)業(yè)、工作與生活
模式的萬物互聯(lián)應(yīng)用　284
11．2　物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用　287
11．2．1　物聯(lián)網(wǎng)在谷歌無人駕駛
汽車中的應(yīng)用　287
11．2．2　共享單車—我國物聯(lián)網(wǎng)
應(yīng)用的一次爆發(fā)　289
11．2．3　物聯(lián)網(wǎng)在西班牙農(nóng)業(yè)中的
應(yīng)用　293
11．2．4　物聯(lián)網(wǎng)在跨洲食品配送中
的應(yīng)用　294
11．2．5　物聯(lián)網(wǎng)在全球機(jī)場管理中
的應(yīng)用　296
11．2．6　物聯(lián)網(wǎng)在我國無人銀行中
的應(yīng)用　299
本章小結(jié)　301
思考與練習(xí)　301
參考文獻(xiàn)　303