內容簡介

本書分為10章，內容涵蓋了物聯網概論、自動識別技術、傳感器智能設備及智能終端、無線傳感器網絡、寬帶無線與通信網、云計算基本技術、物聯網中間件、物聯網數據融合與管理、物聯網安全與測試技術、物聯網應用案例——智能交通。本書內容結構嚴謹，可讀性強，便于讀者學習理解。

本書適合高等院校物聯網工程專業的學生作為教材使用，同時也適合其他物聯網相關從業人員參考閱讀。

前    言

　　物聯網(Internet of Things，IoT)是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。簡單來說，物聯網就是物物相連的互聯網。物聯網的核心技術依然是互聯網，只是在互聯網基礎上的延伸和擴展，其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，非常有利于信息交換和通信。物聯網技術可追溯到20世紀90年代，經過20多年的成長與發展，已經與互聯網形成了密不可分的關系。

　　物聯網具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化三個重要特征，它通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡之中。

　　本書共分為10章，各章講解內容分別如下。

　　第1章：物聯網概論。主要介紹物聯網的定義、特點和市場應用前景。

　　第2章：自動識別技術。主要介紹自動識別技術、條形碼、射頻識別技術、機器視覺識別技術與生物識別技術的定義和應用。

　　第3章：傳感器智能設備及智能終端。主要介紹傳感器設備性能、原理、分類；智能終端的定義、特點以及發展現狀。

　　第4章：無線傳感器網絡。主要介紹無線傳感器的結構以及各技術的協議、標準。

　　第5章：寬帶無線與通信網。主要介紹寬帶互聯網和移動通信的相關知識，詳細介紹了無線局域網與無線城域網的相關技術。

　　第6章：云計算基本技術。主要介紹云計算的相關概念，包括什么是云計算，了解云計算的發展演進、云計算的體系結構、層次結構、關鍵技術、典型的云計算原理。

　　第7章：物聯網中間件。主要介紹物聯網中間件的基本概念，包括物聯網中間件的定義，中間件在物聯網中的作用，物聯網中間件系統總體架構，物聯網中間件設計的方法以及物聯網三個典型的中間件。

　　第8章：物聯網數據融合與管理。主要介紹數據融合以及技術的定義與應用。

　　第9章：物聯網安全與測試技術。主要介紹物聯網安全技術的特征、體系結構與關鍵技術、物聯網的測試技術定義、特點以及系統的搭建與測試報告。

　　第10章：物聯網應用案例——智能交通。以交通為實例介紹物聯網技術的應用。

　　本書由重慶第二師范學院數學與信息工程系韋鵬程、石熙、鄒曉兵、付仕明、李莉、李志根據部分物聯網參考資料、文獻及自身科研成果撰寫而成。全書體系完整，內容專業、語言流暢，容易理解。該著作支持項目為重慶市交互式教育電子工程技術研究所中心和重慶第二師范學院交互式兒童電子產品協調創新中心。

　　本書在合作過程中，還借鑒了國內外物聯網的研究成果以及案例作為參考，在此表示敬意和感謝。

　　由于作者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請業內專家、同行以及廣大讀者積極提出寶貴意見，以便今后不斷改進。

　　

 

　　作  者  

目      錄

　

第1章  物聯網概論 1

1.1  物聯網概述 2

1.1.1  物聯網的定義與特點 2

1.1.2  物聯網市場的技術驅動 3

1.1.3  物聯網的應用前景 3

1.2  物聯網體系結構 6

1.2.1  物聯網的參考體系架構 6

1.2.2  物聯網的形態結構 8

1.2.3  物聯網體系 9

小結 11

第2章  自動識別技術 13

2.1  自動識別技術概述 14

2.1.1  自動識別技術的基本概念 14

2.1.2  自動識別技術的種類 14

2.2  條形碼技術 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 18

2.2.4  二維碼 21

2.2.5  條形碼技術的應用 22

2.3  射頻識別技術 23

2.3.1  射頻識別技術概述 23

2.3.2  射頻識別系統的組成 24

2.3.3  射頻識別系統的分類 24

2.3.4  射頻識別技術標準 24

2.3.5  EPC規范 26

2.3.6  射頻識別的應用 29

2.4  機器視覺識別技術 30

2.4.1  機器視覺識別概述 30

2.4.2  機器視覺系統的典型結構 30

2.4.3  機器視覺識別技術的應用 32

2.5  生物識別技術 32

2.5.1  生物識別技術概述 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  生物識別技術的應用 42

小結 42

第3章  傳感器智能設備及智能終端 43

3.1  傳感器設備 44

3.1.1  什么是傳感器設備 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  智能終端的應用 58

3.2.5  智能終端發展現狀與趨勢 59

小結 62

第4章  無線傳感器網絡 63

4.1  無線傳感器網絡的體系結構 64

4.1.1  無線傳感器網絡結構 64

4.1.2  無線傳感器網絡設備技術

架構 66

4.2  低速無線網絡規范概述 68

4.2.1  無線傳感器網絡標準協議 68

4.2.2  無線傳感器網絡協議架構 69

4.3  IEEE 802.15.4技術 71

4.3.1  IEEE 802.15系列標準 71

4.3.2  IEEE 802.15.4協議簇 72

4.3.3  IEEE802.15.4協議棧結構 73

4.3.4  IEEE 802.15.4物理層協議 73

4.3.5  IEEE 802.15.4的MAC協議 76

4.4  ZigBee技術 79

4.4.1  ZigBee技術的特點 79

4.4.2  ZigBee協議體系 80

4.4.3  ZigBee網絡的構成 82

4.5  6LoWPAN技術 83

4.5.1  6LoWPAN技術的優勢 83

4.5.2  6LoWPAN標準協議棧架構 84

4.5.3  6LoWPAN網絡拓撲和路由

協議 85

4.5.4  6LoWPAN網絡層幀格式 85

4.6  藍牙及藍牙4.x技術 87

4.6.1  藍牙技術概述 87

4.6.2  藍牙4.x技術 89

4.7  體域網技術 90

4.7.1  體域網的架構 90

4.7.2  無線體域網的節點設計 93

4.7.3  體域網面臨的挑戰 94

4.8  面向視頻通信的無線傳感網絡技術 95

4.8.1  關鍵技術 95

4.8.2  面臨的挑戰 96

小結 96

第5章  寬帶無線與通信網 97

5.1  寬帶無線網 98

5.1.1  互聯網定義與發展 98

5.1.2  寬帶無線網絡的定義與發展 99

5.1.3  無線局域網 101

5.1.4  無線城域網 108

5.2  移動通信網 111

5.2.1  移動通信的出現 111

5.2.2  移動通信技術 113

5.3  移動互聯網 119

5.3.1  移動互聯網的定義 119

5.3.2  移動互聯網的目標 120

5.3.3  移動互聯網的基礎協議 121

5.3.4  移動互聯網的擴展協議 122

小結 124

第6章  云計算基本技術 125

6.1  云計算概述 126

6.1.1  云計算定義 126

6.1.2  云計算體系結構 128

6.1.3  云計算關鍵技術 129

6.1.4  云計算技術層次 130

6.2  谷歌文件系統云計算原理應用 131

6.2.1  谷歌文件系統 131

6.2.2  分布式數據處理

MapReduce 135

6.2.3  分布式鎖服務 137

6.2.4  分布式結構化數據表

Bigtable 137

6.2.5  分布式存儲系統Megastore 140

6.3  云計算與物聯網結合方式 141

小結 143

第7章  物聯網中間件 145

7.1  物聯網中間件簡介 146

7.1.1  什么是物聯網中間件 146

7.1.2  中間件在物聯網中的作用 147

7.1.3  物聯網中間件的現狀與發展

趨勢 147

7.1.4  物聯網中間件系統總體

架構 148

7.1.5  物聯網中間件設計方法 150

7.2  物聯網典型中間件 151

7.2.1  傳感網網關中間件 151

7.2.2  傳感網節點中間件 152

7.2.3  傳感網安全中間件 154

小結 155

第8章  物聯網數據融合與管理 157

8.1  數據融合概述 158

8.1.1  數據融合的發展 158

8.1.2  數據融合的定義 158

8.1.3  數據融合的發展 159

8.2  數據融合的基本原理 160

8.2.1  數據融合的體系結構 160

8.2.2  數據融合技術的理論方法 161

8.2.3  數據融合模型介紹 164

8.3  物聯網中的數據融合技術 166

8.3.1  物聯網數據融合的作用 166

8.3.2  傳感網數據融合的基本

原理 167

8.3.3  基于信息抽象層次的數據融合

模型 169

8.3.4  多傳感器算法 170

8.4  物聯網數據管理技術 170

8.4.1  物聯網數據管理系統的特點 170

8.4.2  傳感網數據管理系統結構 171

小結 171

第9章  物聯網安全與測試技術 173

9.1  物聯網安全概述 174

9.1.1  物聯網安全特征 174

9.1.2  物聯網安全威脅分析 175

9.1.3  物聯網安全體系結構 176

9.2  物聯網的安全關鍵技術 177

9.2.1  密鑰管理機制 177

9.2.2  數據處理與隱私性 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 182

9.2.7  基于IPv6物聯網的安全

技術 182

9.3  物聯網的安全管理 183

9.4  物聯網的測試技術概述 185

9.4.1  需求分析 185

9.4.2  測試標準 189

9.4.3  傳感網網絡測試的特點 190

9.4.4  傳感網測試架構 192

9.5  物聯網安全測試 193

9.5.1  安全測試系統概述 193

9.5.2  系統的搭建與測試報告 198

小結 198

第10章  物聯網應用案例——智能

 交通 199

10.1  智能交通概述 200

10.1.1  智能交通系統概述 200

10.1.2  智能交通系統功能與特征 202

10.1.3  智能交通中的物聯網技術 202

10.2  智能交通系統平臺架構 205

10.3  城市智能交通管理系統 208

10.3.1  城市智能交通管理系統方案

 設計 208

10.3.2  智能交通管理系統的建設

 案例 210

10.4  車聯網 211

10.4.1  車聯網概述 211

10.4.2  國內外車聯網的發展史 212

10.4.3  車聯網的功能與關鍵技術 213

10.4.4  車聯網發展展望 215

小結 216

參考文獻 217