物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論主講人：韓春旭當(dāng)前1頁，總共247頁。序言1、行業(yè)背景物聯(lián)網(wǎng)作為新一代的信息通信技術(shù)，是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。2、人才需求2012年國家發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，物聯(lián)網(wǎng)將大力應(yīng)用于智能交通、智能物流、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能環(huán)保、智能農(nóng)業(yè)等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域。2015年3月5日李克強(qiáng)總理在人大代表大會(huì)上提出互聯(lián)網(wǎng)+

這些行業(yè)所帶來的人員缺口在1000多萬以上！當(dāng)前2頁，總共247頁。物聯(lián)網(wǎng)趨勢下未來可能會(huì)井噴的七個(gè)產(chǎn)業(yè)一、智能家居隨著科技的發(fā)展，尤其是云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，智能家居的概念頻頻出現(xiàn)在各大媒介上，進(jìn)入公眾的視線。在我國，智能家居的概念是十年前引進(jìn)，并推入市場。隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們對家居品質(zhì)的追求也越來越高，要求家居舒適化、安全化，家居生活舒適化、智能化，對智能家居系統(tǒng)的需求也越來越強(qiáng)烈。前期市場不穩(wěn)定的情況下也涌現(xiàn)出一批像物聯(lián)傳感這樣優(yōu)秀的企業(yè)，在行業(yè)中站穩(wěn)腳跟，開拓疆土。當(dāng)前3頁，總共247頁。二、智能家居生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前4頁，總共247頁。三、車聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，是指是利用先進(jìn)傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)，對道路和交通進(jìn)行全面感知，實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)間大范圍、大容量數(shù)據(jù)的交互，對每一輛汽車進(jìn)行交通全程控制，對每一條道路進(jìn)行交通全時(shí)空控制，以提供交通效率和交通安全為主的網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用。當(dāng)前5頁，總共247頁。四、可穿戴設(shè)備隨著創(chuàng)新技術(shù)的不斷發(fā)展，可穿戴設(shè)備已不僅僅是佩戴在消費(fèi)者手腕上的一個(gè)日常活動(dòng)追蹤器，可穿戴設(shè)備是目前發(fā)展最快的技術(shù)領(lǐng)域之一，其不僅可以記錄我們的鍛煉狀況，還可以追蹤我們的情緒、睡眠習(xí)慣，甚至我們寵物的一舉一動(dòng)，”美國消費(fèi)技術(shù)協(xié)會(huì)消費(fèi)電子展及企業(yè)運(yùn)營戰(zhàn)略高級副總裁凱倫·查布卡女士說?！斑@一類產(chǎn)品的發(fā)展前景不可估量，而可穿戴設(shè)備也正在讓消費(fèi)者的生活方式發(fā)生翻天覆地的變化?！碑?dāng)前6頁，總共247頁。五、無人機(jī)當(dāng)前7頁，總共247頁。六、虛擬現(xiàn)實(shí)作為當(dāng)前最具有想象力的產(chǎn)業(yè)之一，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)正在引發(fā)政府、企業(yè)和資本層面的追逐，在本次兩會(huì)中自然也成為話題之一。種種跡象顯示，這一潛力巨大的產(chǎn)業(yè)正在興起。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域分別為視頻游戲、事件直播、視頻娛樂、醫(yī)療保健、房地產(chǎn)、零售、教育、工程和軍事?；跇?biāo)準(zhǔn)預(yù)期，到2025年，該市場營收將達(dá)到800億美元；基于樂觀預(yù)計(jì)，該市場規(guī)模將達(dá)到1820億美元。華泰證券研究所董事總經(jīng)理、首席分析師王禹媚則預(yù)計(jì)，伴隨面向消費(fèi)市場的硬件和內(nèi)容的批量上市，2016年VR將迎來小爆發(fā)。全球頭戴VR設(shè)備到2020年能實(shí)現(xiàn)年銷量4000萬臺(tái)左右，市場規(guī)模將達(dá)到400億元人民幣，加上內(nèi)容服務(wù)和企業(yè)級應(yīng)用，市場容量超過千億元，長期來看VR市場規(guī)?！叭f億可期”。當(dāng)前8頁，總共247頁。七、智能機(jī)器人當(dāng)前9頁，總共247頁。前言本學(xué)期要學(xué)習(xí)的內(nèi)容第一章物聯(lián)網(wǎng)概述第二章物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀及戰(zhàn)略意義第三章物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)第四章物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)第五章物聯(lián)網(wǎng)安全第六章物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第七章

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用案例第八章物聯(lián)網(wǎng)的知識體系和課程安排當(dāng)前10頁，總共247頁。第一章物聯(lián)網(wǎng)的概述教學(xué)目標(biāo)了解物聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展掌握物聯(lián)網(wǎng)的定義及特征理解物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)了解人類進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的特征熟悉物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前11頁，總共247頁。1.1物聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的起源

1、比爾·蓋茨最早在1995年《未來之路》書中提出物聯(lián)網(wǎng)，他自己的豪宅耗資6300萬美金打造全智能家居。2、1998年，美國麻省理工學(xué)院提出物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。3、1999年，美國麻省理工Auto-ID實(shí)驗(yàn)室首先提出物聯(lián)網(wǎng)概念。4、2005年11月17日，ITU國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念。5、2009年2月24日，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官公布了名為智慧地球的最新策略當(dāng)前12頁，總共247頁。2.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

美國：IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美國的國家戰(zhàn)略

歐盟：2009年6.18，歐盟委員會(huì)向歐盟議會(huì)，理事會(huì)、歐洲經(jīng)濟(jì)和社會(huì)委員會(huì)及地區(qū)委員會(huì)遞交《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》

日本：2004年推出u-Japan計(jì)劃09年升級為i-japan

將物聯(lián)網(wǎng)列為國家重點(diǎn)戰(zhàn)略之一。

韓國：計(jì)劃2013年之前創(chuàng)造50萬億韓元的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模國內(nèi)政策：物聯(lián)網(wǎng)是國內(nèi)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)

溫家寶在十一屆人大會(huì)議三次《政府工作報(bào)告》明確提出：加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用當(dāng)前13頁，總共247頁。2010年物理網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模超過2000億元2015年物聯(lián)網(wǎng)整體市場規(guī)模達(dá)到7500億元

到2020年之前全球接入互聯(lián)網(wǎng)的終端將達(dá)到500億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)已成為國家重點(diǎn)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)當(dāng)前14頁，總共247頁。1.2物聯(lián)網(wǎng)概念1、物聯(lián)網(wǎng)的定義

定義：通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

簡單說就是：物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。2、物聯(lián)網(wǎng)的特征

全面感知（傳感器）

可靠傳遞（信息傳遞）

智能處理（自動(dòng)控制）當(dāng)前15頁，總共247頁。3、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)①.RFID和EPC技術(shù)②.傳感控制技術(shù)③.無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)④.組網(wǎng)技術(shù)⑤.人工智能當(dāng)前16頁，總共247頁。4、物理網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系表1.1互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的比較

互聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)

起源①計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)②技術(shù)的傳播速度加快①傳感技術(shù)的創(chuàng)新

②云計(jì)算面向的對象人人和物發(fā)展的過程技術(shù)的研究到人類的技術(shù)共享使用芯片多技術(shù)的平臺(tái)應(yīng)用過程使用者所有的人人和物，人即信息體，物即信息體核心的技術(shù)主流的操作系統(tǒng)和語言開發(fā)芯片技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定創(chuàng)新的空間主要內(nèi)容的創(chuàng)新和體驗(yàn)的創(chuàng)新技術(shù)就是生活，想象就是科技，讓所有物品都有智能技術(shù)手段網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，web2.0數(shù)據(jù)采集，傳輸介質(zhì)，后臺(tái)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)比較項(xiàng)當(dāng)前17頁，總共247頁。1.3應(yīng)用案例1、濟(jì)南世博園Zigbee路燈控制系統(tǒng)（路燈遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)搜集、適時(shí)調(diào)光、燈具保護(hù)、動(dòng)態(tài)節(jié)電）2、北京智能交通系統(tǒng)（實(shí)時(shí)路況，躲避擁堵，事故反饋）3、國家智能電網(wǎng)系統(tǒng)（遠(yuǎn)程抄表，智能繳費(fèi)）4、智能家居（燈光、電器、安防、環(huán)境、健康遠(yuǎn)程控制）當(dāng)前18頁，總共247頁。當(dāng)前19頁，總共247頁。本章小結(jié)通過本章的學(xué)習(xí)，能夠理解物聯(lián)網(wǎng)的核心問題、本質(zhì)特色以及最高目標(biāo)，應(yīng)對物理網(wǎng)的概念定義、關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域有一個(gè)基本了解，建立物聯(lián)網(wǎng)整體概念，為后續(xù)各章節(jié)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。當(dāng)前20頁，總共247頁。第二章物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀及戰(zhàn)略意義1、了解物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀2、理解物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意義3、熟悉中國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況當(dāng)前21頁，總共247頁。2.1物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析1.RFID2.傳感器3.云計(jì)算4.物流管理5.智能電網(wǎng)6.智能交通當(dāng)前22頁，總共247頁。歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(tái)（EPoSS）在《InternetofThingsin2020》報(bào)告中分析預(yù)測，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷4個(gè)階段，2010年之前RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域，2010~2015年物體互聯(lián)，2015~2020年物體進(jìn)入半智能化，2020年之后物體進(jìn)入全智能化。當(dāng)前23頁，總共247頁。2.2物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意義經(jīng)濟(jì)價(jià)值社會(huì)價(jià)值國家安全科技發(fā)展需求隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用，將使人類社會(huì)步入智能化和統(tǒng)一化的時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有利于世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。更為重要的是物聯(lián)網(wǎng)作為一種新的產(chǎn)業(yè)模式，其核心的價(jià)值除了經(jīng)濟(jì)增長之外，還能提升了整個(gè)社會(huì)的運(yùn)行效率，改變?nèi)藗兊纳罘绞疆?dāng)前24頁，總共247頁。經(jīng)濟(jì)價(jià)值1、低碳經(jīng)濟(jì)與綠色經(jīng)濟(jì)2、信息經(jīng)濟(jì)與知識經(jīng)濟(jì)當(dāng)前25頁，總共247頁。社會(huì)價(jià)值1、老齡化問題基于物聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療保健，遠(yuǎn)程看護(hù)2、城市交通問題

交通阻塞、停車問題（智能交通、車聯(lián)網(wǎng)）3、環(huán)境污染問題

大氣污染、水污染、噪聲污染、放射性污染

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測、報(bào)警當(dāng)前26頁，總共247頁。國家安全1、國界安防2、防范恐怖主義3、機(jī)場入侵防范4、軌道交通安全5、經(jīng)濟(jì)信息安全當(dāng)前27頁，總共247頁?？萍及l(fā)展需求1、傳感器技術(shù)2、信息處理與服務(wù)技術(shù)3、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)4、能源技術(shù)當(dāng)前28頁，總共247頁。2.3中國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展基本介紹1、我國傳感網(wǎng)技術(shù)研發(fā)水平處于世界前列。2、在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域，我國是標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)國之一，

專利擁有量高。3、我國是目前能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國

家之一。4、我國無線通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率最高，為物

聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施支持5、我國已成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，有較為雄厚

的經(jīng)濟(jì)實(shí)力支持物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展當(dāng)前29頁，總共247頁。高校研究

物聯(lián)網(wǎng)在高校的研究，當(dāng)前的焦點(diǎn)在北京郵電大學(xué)和南京郵電大學(xué)2009年9月10日，全國高校首家物聯(lián)網(wǎng)研究院在南京郵電大學(xué)正式成立。2010年6月10日，江南大學(xué)信息工程學(xué)院和江南大學(xué)通信與控制工程學(xué)院合并組建成立物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，這是全國第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院。當(dāng)前30頁，總共247頁。政府措施1、四大措施支持創(chuàng)新與應(yīng)用

①努力突破物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新。②制定我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，全面布局。③推動(dòng)典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范，帶動(dòng)發(fā)展。④加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，保障發(fā)展。2、財(cái)政部提供物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)資金支持

物聯(lián)網(wǎng)專項(xiàng)基金總計(jì)50億元，預(yù)計(jì)5年內(nèi)發(fā)放完畢。當(dāng)前31頁，總共247頁。機(jī)構(gòu)介紹1、機(jī)構(gòu)建設(shè)

中國電子商會(huì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)2、主要任務(wù)

企業(yè)政府橋梁作用

協(xié)調(diào)企業(yè)與企業(yè)之間的關(guān)系

推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品的應(yīng)用，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、協(xié)同化發(fā)展。當(dāng)前32頁，總共247頁。遇到的問題1、知識產(chǎn)權(quán)2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3、產(chǎn)業(yè)鏈條4、行業(yè)協(xié)作5、盈利模式6、使用成本7、安全問題當(dāng)前33頁，總共247頁。中國物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃簡述1、產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)2、產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)3、主要任務(wù)

①提升感知技術(shù)水平②推進(jìn)傳輸技術(shù)突破③加強(qiáng)處理技術(shù)研究④鞏固共性技術(shù)基礎(chǔ)

4、師范工程建設(shè)

《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》圈定9大領(lǐng)域重點(diǎn)示范工程，分別是：智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居。當(dāng)前34頁，總共247頁。第三章物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)教學(xué)目標(biāo)

熟悉物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)劃分

熟悉掌握物聯(lián)網(wǎng)感知層的定義、功能及關(guān)鍵技術(shù)

理解物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的功能及關(guān)鍵技術(shù)

了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的功能及關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前35頁，總共247頁。3.1物聯(lián)網(wǎng)體系概述當(dāng)前36頁，總共247頁。在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中，三層及其關(guān)系可以作如下理解。感知層：相當(dāng)于人體的皮膚和五官，它的主要任務(wù)是識別物體和采集信息。網(wǎng)絡(luò)層：類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦，它的主要任務(wù)是將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理。應(yīng)用層：類似于人的社會(huì)分工，它的主要任務(wù)是對獲取的信息進(jìn)行分析和處理，做出正確決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。相應(yīng)的，其技術(shù)體系包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)以及公共技術(shù)，如圖所示：當(dāng)前37頁，總共247頁。圖3.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)當(dāng)前38頁，總共247頁。3.2感知互動(dòng)層1、感知層的功能

物聯(lián)網(wǎng)感知層解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，包括各類物理量、標(biāo)識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。感知層一般包括數(shù)據(jù)采集，和數(shù)據(jù)短距離傳輸，即首先通過傳感器、攝像頭、等設(shè)備采集外部物理世界的數(shù)據(jù)，通過藍(lán)牙、紅外、ZigBee、工業(yè)現(xiàn)場總線等短距離有線或無線傳輸技術(shù)進(jìn)行協(xié)同工作或者傳遞數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)設(shè)備當(dāng)前39頁，總共247頁。感知層關(guān)鍵技術(shù)感知層所需要的關(guān)鍵技術(shù)包括：

傳感器技術(shù)物品標(biāo)書技術(shù)（RFID和二維碼）嵌入式計(jì)算技術(shù)智能組網(wǎng)技術(shù)無線通信技術(shù)（ZigBee和藍(lán)牙等）分布式信息處理技術(shù)等能夠通過各類集成化的微型傳感器的協(xié)作實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息。當(dāng)前40頁，總共247頁。感知層的典型應(yīng)用對于目前關(guān)注和應(yīng)用較多的RFID網(wǎng)絡(luò)來說，張貼安裝在設(shè)備上的RFID標(biāo)簽和用來識別RFID信息的掃描儀、感應(yīng)器屬于物聯(lián)網(wǎng)的感知層

高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)

超市倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)當(dāng)前41頁，總共247頁。3.3網(wǎng)絡(luò)傳輸層物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層將建立在現(xiàn)有的移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上。網(wǎng)絡(luò)層也包括信息存儲(chǔ)查詢、網(wǎng)絡(luò)管理等功能。云計(jì)算平臺(tái)作為海量感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析平臺(tái)，將是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)重要組成部分，也是應(yīng)用層眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)。當(dāng)前42頁，總共247頁。網(wǎng)絡(luò)層的功能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立起來的，它與目前主流的移動(dòng)通信網(wǎng)，國際互聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)一樣，主要承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，特別是當(dāng)三網(wǎng)融合后，有線電視網(wǎng)也能承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

在物聯(lián)網(wǎng)中，要求網(wǎng)絡(luò)層能夠把感知層感知到的數(shù)據(jù)無障礙、高可靠性、安全性地進(jìn)行傳送，它解決的是感知層所獲取的數(shù)據(jù)在一定范圍，尤其是遠(yuǎn)距離傳輸問題。當(dāng)前43頁，總共247頁。網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)

由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是建立在Internet和移動(dòng)通信網(wǎng)等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，除具有目前已經(jīng)比較成熟的如遠(yuǎn)距離有線、無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)外，為實(shí)現(xiàn)“物物相連”的需求，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將綜合使用IPV6、3G/4G、Wi-Fi等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有線無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合。當(dāng)前44頁，總共247頁。3.4應(yīng)用服務(wù)層物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控）查詢型（智能檢索、遠(yuǎn)程抄表）控制型（智能交通、智能家居、路燈控制）掃描型（手機(jī)錢包、高速公路不停車收費(fèi)）當(dāng)你早上拿車鑰匙出門上班，在計(jì)算機(jī)旁待命的感應(yīng)器檢測到之后就會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)發(fā)起一系列事件：通過短信或者喇叭自動(dòng)播報(bào)今天的天氣，在計(jì)算機(jī)上顯示快捷通暢的開車路徑并估算路上所花時(shí)間，同時(shí)通過短信或者即時(shí)聊天工具告知你的同事你將馬上到達(dá)。。。。。當(dāng)前45頁，總共247頁。應(yīng)用層的功能

應(yīng)用層的主要功能是把感知和傳輸來的信息進(jìn)行分析和處理，作出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。這一層解決的是信息處理和人機(jī)界面問題。

這一層也可按形態(tài)直觀的劃分為兩個(gè)子層：一個(gè)是應(yīng)用程序?qū)?，另一個(gè)是終端設(shè)備層。應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)M2M技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)當(dāng)前46頁，總共247頁。第四章物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)

掌握物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)理解物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)理解物聯(lián)網(wǎng)傳輸層的關(guān)鍵技術(shù)理解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的中間件、云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前47頁，總共247頁。4.1物聯(lián)網(wǎng)感知層技術(shù)當(dāng)前48頁，總共247頁。自動(dòng)識別技術(shù)1、自動(dòng)識別的概念

自動(dòng)識別（AutomaticIdentificatian，Auto-ID）是先將定義的識別信息編碼按特定的標(biāo)準(zhǔn)代碼化，并存儲(chǔ)于相關(guān)的載體中，借助特殊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)定義編碼信息的自動(dòng)采集，并輸入信息處理系統(tǒng)從而完成基于代碼的識別。自動(dòng)識別技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的一門綜合性技術(shù)，是數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標(biāo)識、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)化手段當(dāng)前49頁，總共247頁。2、自動(dòng)識別系統(tǒng)自動(dòng)識別系統(tǒng)是一個(gè)以信息處理為主的技術(shù)系統(tǒng)，它輸入將被識別的信息，輸出已識別的信息。自動(dòng)識別系統(tǒng)的輸入信息分為特定格式信息和圖像圖形格式信息兩大類。（1）特定格式信息識別系統(tǒng)

特定格式信息就是采用規(guī)定的表現(xiàn)形式來表示規(guī)定的信息。

條形識別的過程是：通過條碼讀取設(shè)備（如條碼槍）獲取信息，譯碼識別信息，得到已識別商品的信息。

當(dāng)前50頁，總共247頁。當(dāng)前51頁，總共247頁。（2）圖像圖形格式信息識別系統(tǒng)圖像圖形格式信息則是指二維圖像與一維波形等信息，如二維圖像包括的文字、地圖、照片、指紋、語音等，其識別技術(shù)在目前仍然處于快速發(fā)展過程中，在通訊、安全、娛樂等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

圖像圖形識別流程為：通過數(shù)據(jù)采集獲取被識別信息，先預(yù)處理，再進(jìn)行特征提取與選擇，再進(jìn)行分類決策，從而識別信息。當(dāng)前52頁，總共247頁。指紋圖片當(dāng)前53頁，總共247頁。3.主要自動(dòng)識別技術(shù)（1）條碼（BarCode）技術(shù)

①條碼的概念

條碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。“條”是指對光線反射率較低的部分，“空”是指對光線反射率較高的部分，這些條和空組成的數(shù)據(jù)表達(dá)一定的信息，并能夠用特定的設(shè)備識讀，轉(zhuǎn)換成與計(jì)算機(jī)兼容的二進(jìn)制和十進(jìn)制信息。條碼分為一維碼和二維碼。

當(dāng)前54頁，總共247頁。②條碼的編制方法

條碼編碼方法有兩種：a寬度調(diào)節(jié)法：組成條碼的條或空只由兩種寬度的單元構(gòu)成，尺寸較小的單元稱為窄單元，尺寸較大的單元稱為寬單元，通常寬單元是窄單元的2~3倍。窄單元表示數(shù)字“0”，寬單元表示數(shù)字“1”，而不管是條還是空如圖所示：當(dāng)前55頁，總共247頁。B模塊組配法：組成條碼的每一個(gè)模塊具有相同的寬度，而一個(gè)條或一個(gè)空是由若干個(gè)模塊組成的，每一個(gè)條的模塊表示一個(gè)數(shù)字1，每一個(gè)空的模塊表示一個(gè)數(shù)字“0”，如圖所示。第一個(gè)條是由三個(gè)模塊組成的，表示“111”；第二個(gè)空是由兩個(gè)模塊組成的，表示“00”；而第一個(gè)空和第二個(gè)條則只有一個(gè)模塊，分別表示“0”和“1”。采用這種方法編碼的條碼有商品條碼、CODE-128碼等。當(dāng)前56頁，總共247頁。注意：判斷條碼碼制的一個(gè)基本方法是看組成條碼的條空，如果所有的條空都只有兩種寬度，那無疑是采用寬度調(diào)節(jié)法的條碼，如果條空只有1種或具有兩種以上寬窄不等的寬度，那就肯定是模塊組配法的條碼。當(dāng)前57頁，總共247頁。③條碼識別系統(tǒng)

條碼識別系統(tǒng)是由光學(xué)閱讀系統(tǒng)、放大電路、整形電路、譯碼電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成。當(dāng)前58頁，總共247頁。當(dāng)打開條碼掃描器開關(guān)，條碼掃描器發(fā)光源發(fā)出的光照射到條碼上時(shí)，反射光經(jīng)凸透鏡聚焦后，照射到光電轉(zhuǎn)換器上。光電轉(zhuǎn)換器接收到與空和條相對應(yīng)的強(qiáng)弱不同的反射光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號輸出到放大電路進(jìn)行放大。

放大后的電信號仍然是一個(gè)模擬信號，為了避免條碼中的疵點(diǎn)和污點(diǎn)產(chǎn)生錯(cuò)誤條碼信息，再放大電路后加一放大整形電路，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能準(zhǔn)確判斷。

當(dāng)前59頁，總共247頁。整形電路的脈沖數(shù)字信號經(jīng)譯碼器譯成數(shù)字、字符信息，它通過識別起始、終止字符來判斷出條碼符號的碼制及掃描方向，通過測量脈沖數(shù)字電信號1、0的數(shù)目來判斷條和空的數(shù)目，通過測量1、0信號持續(xù)的時(shí)間來判別條和空的寬度，這樣便得到了被識讀的條碼的條和空的數(shù)目及相應(yīng)的寬度和所用的寬度和所用的碼制，根據(jù)碼制鎖對應(yīng)的編碼規(guī)則，便可將條形符號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字、字符信息。通過接口電路，將所得的數(shù)字和字符信息送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與管理，完成條碼識讀的全過程。當(dāng)前60頁，總共247頁。4、各類條碼閱讀設(shè)備光筆：是最先出現(xiàn)的一種手持接觸式條碼閱讀器，也是最為經(jīng)濟(jì)的一種條碼閱讀器。CCD閱讀器：為電子耦合器件，比較適合近距離和接觸閱讀，它的價(jià)格沒有激光閱讀器貴，而且內(nèi)部沒有移動(dòng)部件。當(dāng)前61頁，總共247頁。激光掃描儀：是各種掃描器中價(jià)格相對較高的，但它所能提供的各項(xiàng)功能指標(biāo)最高。激光掃描儀分為手持與固定兩種形式：手持激光掃描儀連接方便簡單、使用靈活；固定式掃描器：又稱固體式掃描儀。用在超市的收銀臺(tái)。

數(shù)據(jù)采集器：是一種集掌上電腦和條形碼掃描技術(shù)于一體的條形碼數(shù)據(jù)采集設(shè)備，它具有體積小、質(zhì)量輕、可移動(dòng)使用、可編程定制業(yè)務(wù)流程等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前62頁，總共247頁。（2）射頻識別技術(shù)

在小節(jié)中進(jìn)行介紹（3）生物特征識別技術(shù)

生物特征識別技術(shù)即通過計(jì)算機(jī)與傳感器等科技手段和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性和行為特征來進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定。

生理特征：臉相、指紋、虹膜

行為特征：步態(tài)、簽名當(dāng)前63頁，總共247頁。身分鑒別可利用的生物特征必須滿足一下幾個(gè)條件：

普遍性

唯一性

可測量性

穩(wěn)定性識別過程：生物樣本采集采集信息預(yù)處理特征抽取

特征匹配

熱門的生物特征識別技術(shù)：當(dāng)前64頁，總共247頁。1、指紋識別技術(shù)

通過取像設(shè)備讀取指紋圖像，然后用計(jì)算機(jī)識別軟件分析指紋的全局特征和局部特征，特征點(diǎn)如嵴，谷、終點(diǎn)、分叉點(diǎn)、和分歧點(diǎn)等，從指紋中抽取特征值，可以非?？煽康拇_認(rèn)一個(gè)人的身份。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，提取設(shè)備小，成本低缺點(diǎn)：具有侵犯性；指紋易磨損；太干太濕不易提取圖像設(shè)備：指紋手機(jī)，指紋密碼鎖，指紋考勤機(jī)，指紋電腦當(dāng)前65頁，總共247頁。2、虹膜識別技術(shù)

虹膜是指眼球中瞳孔和眼白之間充滿了豐富紋理信息的環(huán)形區(qū)域，每個(gè)虹膜都包含一個(gè)獨(dú)一無二的基于水晶體、細(xì)絲、斑點(diǎn)、凹點(diǎn)、皺紋和條紋等特征的結(jié)構(gòu)。虹膜識別技術(shù)就是利用虹膜這種終生不變性和差異性的特點(diǎn)來識別身份的。

和常用指紋比，虹膜技術(shù)操作更簡單，檢驗(yàn)的精確度也更高。當(dāng)前66頁，總共247頁。3、基因（DNA）識別技術(shù)DNA（脫氧核糖核酸）存在于一切有核的動(dòng)植物中，生命的全部遺傳信息都駐存在DNA分子里。DNA識別技術(shù)是利用不同人體的細(xì)胞中具有不同的DNA分子結(jié)構(gòu)。人體內(nèi)的DNA在整個(gè)人類范圍內(nèi)具有唯一性和永久性。準(zhǔn)確性優(yōu)于其他任何生物特征識別方法，廣泛應(yīng)用于識別罪犯。問題：倫理問題，必須實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，不能實(shí)時(shí)及抗干擾，耗時(shí)長。當(dāng)前67頁，總共247頁。4、步態(tài)識別技術(shù)

步態(tài)是指人們行走時(shí)的方式，這是一種復(fù)雜的行為特征。

步態(tài)識別主要提取的特征是人體每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)：復(fù)雜性高，處理困難。5、簽名識別技術(shù)

簽名識別易被大眾接受，是一種公認(rèn)的身份識別技術(shù)。

但在不同時(shí)期和不同的精神狀態(tài)下簽名是不一樣的降低了簽名識別系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)前68頁，總共247頁。6、語音識別技術(shù)

語音識別技術(shù)以語音信號為研究對象，是語音信號處理的一個(gè)重要研究方向。其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器進(jìn)行自然語言通信。生物特征主要應(yīng)用：●高端門禁：國家機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、軍事基地●公安刑偵：流動(dòng)人口管理、出入境管理●醫(yī)療社保：社會(huì)福利領(lǐng)取人員●網(wǎng)絡(luò)安全：電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)訪問、電腦登陸●其他應(yīng)用：考勤、信息安全當(dāng)前69頁，總共247頁。（4）圖像識別技術(shù)

圖像識別技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析、和理解，以識別各種不同模式的目標(biāo)和對象的技術(shù)。應(yīng)用：醫(yī)學(xué)診療圖片的分析和識別、天氣預(yù)報(bào)衛(wèi)星云圖識別、遙感圖片、指紋識別、臉譜識別等（5）光學(xué)字符識別技術(shù)光學(xué)字符識別，也可簡單的稱為文字識別，是文字自動(dòng)輸入的一種方法。手機(jī)、計(jì)算機(jī)手寫掃描儀當(dāng)前70頁，總共247頁。4、自動(dòng)識別技術(shù)的發(fā)展

目前在商業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、郵電通信行業(yè)、物流、倉儲(chǔ)、醫(yī)療衛(wèi)生、安全檢查、餐飲、旅游、票證管理以及軍事裝備管理等都有廣泛應(yīng)用。

自動(dòng)識別技術(shù)會(huì)朝著以下發(fā)展方向：

多種識別技術(shù)的集成化、智能化。

自動(dòng)識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛和深入

新的自動(dòng)識別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)，標(biāo)磚體系日趨完善

自動(dòng)識別技術(shù)獎(jiǎng)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)、管理技術(shù)融合，為智能管理決策提供支持。當(dāng)前71頁，總共247頁。案例分析：

條碼在電器生產(chǎn)流水線上的應(yīng)用（1）項(xiàng)目需求

條碼技術(shù)在生產(chǎn)線管理上應(yīng)用廣泛，優(yōu)勢如下：

產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)線上能即時(shí)、有效的反映出來，省卻了人工跟蹤的勞動(dòng)。

產(chǎn)品的生產(chǎn)過程能在計(jì)算機(jī)上顯現(xiàn)出來，找到生產(chǎn)中的瓶頸。

可以快速統(tǒng)計(jì)和查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)調(diào)度、排單等提供依據(jù)。

發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，能查出是人為問題或是零件問題，并提供實(shí)用的分析報(bào)告。當(dāng)前72頁，總共247頁。（2）生產(chǎn)流水線條碼系統(tǒng)的主要需求分析電器生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中利用條碼來監(jiān)控生產(chǎn)情況，需要完成以下功能：①質(zhì)量跟蹤②生產(chǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤③客戶跟蹤④報(bào)表功能（3）解決方案①條碼應(yīng)用流程②條碼編制③生產(chǎn)線條碼系統(tǒng)框圖當(dāng)前73頁，總共247頁。（射頻識別）技術(shù)1.RFID技術(shù)概述

（1）RFID技術(shù)的概念RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它利用射頻信號（一般指微波，即波長為0.1~100cm或幀率在1~100GHz的電磁波）通過空間耦合實(shí)現(xiàn)非接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)是別的目的。識別過程無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣的環(huán)境，可識別告訴運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。當(dāng)前74頁，總共247頁。條碼數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)監(jiān)視生產(chǎn)調(diào)度作業(yè)技術(shù)任務(wù)管理統(tǒng)計(jì)分析生產(chǎn)線條碼監(jiān)控系統(tǒng)軟件框圖當(dāng)前75頁，總共247頁。（2）RFID技術(shù)的特點(diǎn)

體積小保密性好識讀距離遠(yuǎn)

信息量大抗惡劣環(huán)境可識別高速運(yùn)動(dòng)物體

壽命長不受方向和位置影響

可讀寫識讀速度快可重復(fù)使用

支持快讀讀寫、非可視識別、多目標(biāo)識別、定位及長期跟蹤管理。當(dāng)前76頁，總共247頁。信息載體信息量讀寫性讀取方式保密性智能化抗干擾能力壽命成本識別對象條碼紙、塑料薄膜、金屬表面小只讀CCD或激光束掃描差無差短低僅可識別一類物體，且需要逐個(gè)識別電子標(biāo)簽EEPROM電子存儲(chǔ)器大讀寫無線通信，可穿透物體讀取好有好長高可識別多種物體，可同時(shí)識別多個(gè)表4.1條碼和電子標(biāo)簽的區(qū)別當(dāng)前77頁，總共247頁。2.RFID系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理（1）RFID系統(tǒng)的定義

采用射頻標(biāo)簽作為識別標(biāo)志的應(yīng)用系統(tǒng)成為RFID系統(tǒng)

（2）RFID系統(tǒng)的構(gòu)成

當(dāng)前78頁，總共247頁。電子標(biāo)簽：由芯片及內(nèi)置天線組成。讀寫器：讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備，主要任務(wù)是控制設(shè)備，主要任務(wù)是控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號，并接收標(biāo)簽的應(yīng)答，對標(biāo)簽的對象標(biāo)識信息進(jìn)行解碼，將對象標(biāo)識信息連帶標(biāo)簽上其他相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。

天線：標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射/接收裝置當(dāng)前79頁，總共247頁。（3）RFID系統(tǒng)的工作理RFID的工作原理是：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(即Passive

Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(即Active

Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

當(dāng)前80頁，總共247頁。發(fā)生在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號的耦合類型有①電感耦合：變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律，如下圖所示:

當(dāng)前81頁，總共247頁。②電磁反向散射耦合:雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律.當(dāng)前82頁，總共247頁。(4)RFID系統(tǒng)的分類

根據(jù)RFID系統(tǒng)作用距離的遠(yuǎn)近情況，RFID系統(tǒng)分為密耦合、遙耦合、和遠(yuǎn)距離三類①密耦合系統(tǒng)

密耦合系統(tǒng)中射頻標(biāo)簽一般是無源標(biāo)簽。一般作用距離無要求的應(yīng)用系統(tǒng)，如電子門鎖等。②遙耦合系統(tǒng)

遙耦合系統(tǒng)的典型作用距離可以達(dá)到1m。遙耦合系統(tǒng)又可分為近耦合系統(tǒng)（典型作用距離為10cm）與疏耦合系統(tǒng)（典型作用距離為1m）兩類。當(dāng)前83頁，總共247頁。③遠(yuǎn)距離系統(tǒng)

遠(yuǎn)距離系統(tǒng)的典型作用距離在1~10m，個(gè)別的系統(tǒng)具有更遠(yuǎn)的作用距離。（5）RFID系統(tǒng)的能量傳送

由于RFID卡卡內(nèi)無電源，供芯片運(yùn)行所需要的全部能量必須由閱讀器傳送。閱讀器和RFID之間能量的傳遞基于耦合變壓器原理，其工作原理如圖：當(dāng)前84頁，總共247頁。如果一個(gè)RFID卡被放到閱讀器天線附近，閱讀器天線的磁場的一部分就會(huì)穿過卡的線圈，在卡的線圈里產(chǎn)生電壓Ui。這個(gè)電壓被整流后就用來對芯片供電。由于閱讀器天線與卡片線圈的耦合非常弱，因此需要天線線圈里的電流量增大，以便達(dá)到必要的磁場強(qiáng)度，這通過給線圈Lt并聯(lián)一個(gè)電容Ct來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前85頁，總共247頁。(6)RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送如圖所示，包含編碼、調(diào)制、解碼等過程。應(yīng)用系統(tǒng)編碼調(diào)制解碼射頻標(biāo)簽應(yīng)用接口無線射頻接口寫讀數(shù)據(jù)傳送當(dāng)前86頁，總共247頁。3、RFID標(biāo)簽

射頻標(biāo)簽是安裝在被識別對象上，存儲(chǔ)被識別對象相關(guān)信息的電子裝置，常稱為電子標(biāo)簽，它是視頻識系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，是視頻識別系統(tǒng)的核心。像公交卡、銀行卡和二代身份證等都屬于RFID標(biāo)簽當(dāng)前87頁，總共247頁。（1）RFID標(biāo)簽的分類①按標(biāo)簽的工作方式分類●主動(dòng)式標(biāo)簽：用自身的射頻能量主動(dòng)的發(fā)射數(shù)據(jù)給讀寫器的標(biāo)簽。主動(dòng)標(biāo)簽含有電源?！癖粍?dòng)式標(biāo)簽：由讀寫器發(fā)出查詢信號觸發(fā)后進(jìn)入通信狀態(tài)的標(biāo)簽。被動(dòng)標(biāo)簽可有源也可無源。②按標(biāo)簽的讀寫方式分類●只讀型標(biāo)簽：只能讀出不能寫入的標(biāo)簽。

只讀標(biāo)簽

一次性編程只讀標(biāo)簽

可重復(fù)編程只讀標(biāo)簽●讀寫型標(biāo)簽：內(nèi)容既可以被讀出又可被寫入。當(dāng)前88頁，總共247頁。③按標(biāo)簽有無能源分類●無源標(biāo)簽●有源標(biāo)簽●半有源標(biāo)簽④按標(biāo)簽的工作頻率分類●低頻標(biāo)簽：500K以下●中高頻標(biāo)簽：3~30MHZ●特高頻標(biāo)簽：300~3000MHZ●超高頻標(biāo)簽：3GHZ以上當(dāng)前89頁，總共247頁。⑤按標(biāo)簽的工作距離分類：●遠(yuǎn)程標(biāo)簽：1m以上●近程標(biāo)簽：10~100cm●超近程標(biāo)簽：0.2~10cm（2）RFID標(biāo)簽的構(gòu)成

射頻識別標(biāo)簽一般由天線、調(diào)制器、編碼發(fā)生器、時(shí)鐘及存儲(chǔ)器構(gòu)成天線電源調(diào)制器控制器（CPU）編碼發(fā)生器時(shí)鐘存儲(chǔ)器當(dāng)前90頁，總共247頁。（3）RFID標(biāo)簽的功能●具有一定容量的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)被識別對象的信息?！裨谝欢üぷ鳝h(huán)境及技術(shù)條件下標(biāo)簽數(shù)據(jù)能被讀出或?qū)懭搿！窬S持對對象的識別及相關(guān)信息的完整性。●數(shù)據(jù)信息編碼后，工作時(shí)可傳輸給讀寫器?！窨删幊?，且一旦編程后，永久性數(shù)據(jù)不能再修改。●具有確定的期限，使用期限內(nèi)無需維修。當(dāng)前91頁，總共247頁。(4)RFID工作頻率頻段名頻段工作頻率低頻LF30~300KHZ50~190KHZ（主要是125/134KHZ）高頻HF3~30MHZ13.553~13.567MHZ特高頻UHF300~3000MHZ（微波）433.00~433.79MHZ910.10MHz/912.10MHz/914.10MHz840~845MHz,920~925MHz2.4000G~2.4835GHz超高頻3~30GHZ（微波）5.795GHz/5.805GHz5.835GHz/5.845GHz典型應(yīng)用動(dòng)物識別，容器識別工具識別、精密儀器無線IC卡、電子車票電子身份證、貨物管理、車輛識別貨物流通當(dāng)前92頁，總共247頁。4、射頻讀寫器

射頻讀寫器根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)功能的特點(diǎn)有其他較為流行的別稱：單純讀取標(biāo)簽信息的設(shè)備：閱讀器、讀出裝置、掃描器單純向標(biāo)簽內(nèi)存寫入信息的設(shè)備有:編程器、寫入器綜合具有讀取與寫入標(biāo)簽內(nèi)存信息的設(shè)備有：讀寫器、通信器當(dāng)前93頁，總共247頁。（1）射頻讀寫器當(dāng)前94頁，總共247頁。（2）射頻讀寫器的構(gòu)成

讀寫器一般由天線、射頻通信模塊、控制處理模塊和I/o接口模塊組成。應(yīng)用系統(tǒng)天線I/o接口模塊控制處理模塊射頻通信模塊RFID讀寫器構(gòu)成當(dāng)前95頁，總共247頁。①天線

天線是發(fā)射和接收射頻載波的設(shè)備。對RFID而言，天線是射頻標(biāo)簽和讀寫器的空間接口。②射頻通信模塊

主要由射頻振蕩器、射頻處理器、射頻接收器及前置放大器組成。分為：發(fā)射通道和接收通道，用于發(fā)射和接收射頻載波。③控制處理模塊是射頻讀寫設(shè)備的智能單元。當(dāng)前96頁，總共247頁。主要功能：發(fā)送到射頻標(biāo)簽命令的編碼，回波信號的解碼。差錯(cuò)控制，讀寫命令流程策略控制；發(fā)送命令緩存，接收數(shù)據(jù)緩存；與后端應(yīng)用程序之間的接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)，I/o控制。主要部件：CPU或MPU：智能處理單元外圍接口電路：為CPU提供必要的存儲(chǔ)區(qū)，中斷控制器、I/o信號，與I/o接口控制信號信號加工、緩存等處理電路：對發(fā)送命令、接收回波信號進(jìn)行編碼、解碼、緩沖存儲(chǔ)等時(shí)鐘電路、看門狗：工作時(shí)鐘，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)功能當(dāng)前97頁，總共247頁。④I/O接口模塊用于實(shí)現(xiàn)讀寫設(shè)備與外部傳感器、控制器以及應(yīng)用系統(tǒng)主機(jī)之間的輸入與輸出通信。常用的I/O接口類別有：RS232串行接口：標(biāo)準(zhǔn)接口、通用、流行。但傳輸速度與傳輸距離受限。RS422/485串行接口：支持遠(yuǎn)距離通信，1200m，抗干擾能力強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)并行打印接口：打印機(jī)以太網(wǎng)接口：直接入網(wǎng)接入端口，支持TCP/IP協(xié)議。紅外線IR接口：近距離串行紅外無線傳輸U(kuò)SB接口：短距離，高速傳輸接口。當(dāng)前98頁，總共247頁。（3）讀寫器的分類①按通信方式分類，讀寫器優(yōu)先和標(biāo)簽優(yōu)先兩類②按傳送方式分類，全雙工（FDX）和半雙工（HDX）③按應(yīng)用模式分類，固定式、便攜式、一體式、模塊式（4）讀寫器的選擇

根據(jù)讀寫器的功能多寡、頻率頻段、應(yīng)用環(huán)境、電子標(biāo)簽協(xié)議進(jìn)行選擇。當(dāng)前99頁，總共247頁。5、通信協(xié)議與通信協(xié)議相關(guān)的問題包括：時(shí)序系統(tǒng)問題、通信握手問題、數(shù)據(jù)幀問題、數(shù)據(jù)編碼問題、數(shù)據(jù)的完整性問題、多標(biāo)簽讀寫防沖突問題、干擾與抗干擾問題、識讀率與誤碼率的問題、數(shù)據(jù)的加密與安全性問題、讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口問題等。當(dāng)前100頁，總共247頁。案例分析：RFID技術(shù)的應(yīng)用（1）在交通信息化方面電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、鐵路車號車次識別系統(tǒng)、智能停車場管理系統(tǒng)、公交一卡通乘車系統(tǒng)，地鐵/輕軌收費(fèi)系統(tǒng)。（2）工業(yè)自動(dòng)化

產(chǎn)品質(zhì)量追蹤系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。（3）物資供應(yīng)鏈管理方面

航空、郵政包裹的識別、集裝箱自動(dòng)識別系統(tǒng)、智能托盤系統(tǒng)、倉儲(chǔ)管理當(dāng)前101頁，總共247頁。（4）在食品藥品安全及追溯方面豬肉質(zhì)量追蹤系統(tǒng)，在養(yǎng)殖場將每頭豬帶上電子耳環(huán)，記載其相關(guān)信息，并將信息采集到計(jì)算機(jī)上，在屠宰場軌道掛鉤上安裝電子標(biāo)簽，記錄屠宰信息，在分割加工廠安裝分割標(biāo)簽記錄相關(guān)信息，所有的信息在分銷零售計(jì)算機(jī)上均可查詢。（5）門票管理方面

用于風(fēng)景區(qū)門票管理系統(tǒng)，大型會(huì)展中心門票管理系統(tǒng)（6）圖書資料管理方面無線感應(yīng)門，RFID書簽，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)借書還書及圖書館的盤點(diǎn)尋找，順架等當(dāng)前102頁，總共247頁。（7）在門禁考勤管理等方面（8）在動(dòng)物及人員的追蹤管理方面（9）在票證，卡管理方面（10）在資產(chǎn)管理方面當(dāng)前103頁，總共247頁。2.傳感器的作用和性能參數(shù)傳感器處于研究對象與檢測系統(tǒng)的接口位置，是感知，獲取與檢測信息的窗口，它提供物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)賴以進(jìn)行決策和處理所必須的原始數(shù)據(jù)。傳感器的優(yōu)劣，一般通過若干性能指標(biāo)來表示。除了在一般檢測系統(tǒng)中所用的特征參數(shù)如靈敏度、線性度分辨率、準(zhǔn)確度、頻率特性等特性外，還常用閾值、漂移、過載能力、穩(wěn)定性、可靠性以及與環(huán)境相關(guān)的參數(shù)、使用條件等來表示。3、傳感器的分類當(dāng)前104頁，總共247頁。按被測量分類物理量：

力量學(xué)壓力傳感器、力傳感器、位置傳感器

力矩傳感器、速度傳感器，

熱學(xué)量溫度傳感器，熱流傳感器，熱導(dǎo)率傳感

光學(xué)量紅外光，紫外光，亮度，色度，圖像

磁學(xué)量磁場強(qiáng)度

電學(xué)量電流，電壓

聲學(xué)量電壓，噪聲，超聲波

射線X射線γ射線β射線化學(xué)量離子氣體濕度

當(dāng)前105頁，總共247頁。生物量

生物量體壓脈搏體溫血流呼吸

生化量酶式微生物按測量原理分類

按傳感器的工作原理分類：電阻式電感式電容式

壓電式光電式磁電式，光纖，激光，超聲波

其他分類方法

按信號變換特征分、按能量關(guān)系分類、按工作原理分類等方法。當(dāng)前106頁，總共247頁。（4）傳感器的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)，生產(chǎn)自動(dòng)化，現(xiàn)代通信、軍事、交通、化學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開發(fā)、遙感宇航等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對傳感器的需求量與一具增，其應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門以及人們的日常生活之中，可以說，從太空到海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到人們?nèi)粘Ｉ畹囊率匙⌒校茧x不開各種各樣的傳感器，傳感器技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著巨大的作用

1、在工業(yè)檢測和自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等加工工業(yè)中在各個(gè)崗位中擔(dān)負(fù)著相當(dāng)于人體感覺器官的作用，他們每時(shí)每刻按需完成對各種信息的檢測，當(dāng)前107頁，總共247頁。2、在汽車上的應(yīng)用3、在家用電器中的應(yīng)用4、傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用5、在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用6、在環(huán)境保護(hù)上的應(yīng)用7、在航空及航天上的應(yīng)用當(dāng)前108頁，總共247頁。（5）傳感器技術(shù)的發(fā)展1.采用高新技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)新型傳感器.微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)，納米技術(shù)將高速發(fā)展，成為新一代微傳感器、微系統(tǒng)的核心技術(shù).發(fā)現(xiàn)與利用新效應(yīng)比如物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)，發(fā)展新一代傳感器。.微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用。.空間技術(shù)、海洋開發(fā)、環(huán)境保護(hù)以及地震預(yù)測等都要求監(jiān)測技術(shù)滿足觀測研究宏觀世界的要求。細(xì)胞生物學(xué)、遺傳工程、光合作用、醫(yī)學(xué)及微加工技術(shù)等又希望監(jiān)測技術(shù)跟上研究微觀世界的步伐。括展檢測范圍，不斷突破檢測參數(shù)的極限。當(dāng)前109頁，總共247頁。（2）傳感器的微型化與微功耗。

傳感器的特征之一就是體積小，其敏感元件的尺寸一般為微米級，是由微機(jī)械加工技術(shù)制作而成，包括光刻、腐蝕、淀積、鍵合、和封裝等工藝。

目前形成產(chǎn)品的主要是微型壓力傳感器和微型加速度傳感器等，他們的體積只有傳統(tǒng)傳感器的幾十乃至幾百分之一。（3）傳感器的集成化與多功能化

包含兩個(gè)含義：一是將傳感器與其后級的放大電路、運(yùn)算電路、溫度補(bǔ)償電路等制成一個(gè)組件，實(shí)現(xiàn)一體化。與一般傳感器比較它具有體積小、反應(yīng)快、抗干擾、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前110頁，總共247頁。二是將同一類傳感器集成于同一芯片上構(gòu)成二維陣列式傳感器，或稱面型固態(tài)圖像傳感器，可用于測量物體的表面狀況。例如溫濕度傳感器，氣體多功能傳感器。（4）傳感器的智能化

智能傳感器技術(shù)是測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)和材料科學(xué)互相結(jié)合的綜合密集型技術(shù)。智能傳感器與一般傳感器相比具有自補(bǔ)償能力、自校準(zhǔn)功能、自診斷功能、數(shù)值處理功能、雙向通信功能、信息存儲(chǔ)記憶和數(shù)字量輸出功能。當(dāng)前111頁，總共247頁。隨著科技的發(fā)展，智能傳感器的功能將逐步增強(qiáng)，它利用人工神經(jīng)網(wǎng)、人工智能和信息處理技術(shù)（如傳感器信息融合技術(shù)、模糊理論等）使傳感器具有更高級的智能，具有分析、判斷、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的功能，可以完成圖像識別，特征檢測、多維檢測等復(fù)雜任務(wù)。它可充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對內(nèi)部行為進(jìn)行調(diào)節(jié)，使采集的數(shù)據(jù)最佳。

當(dāng)前112頁，總共247頁。（5）傳感器的數(shù)字化隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，傳感器的功能突破傳統(tǒng)的功能，其輸出不再是單一的模擬信號，而是經(jīng)過微電腦處理好的數(shù)字信號，有的甚至帶有控制功能，這就是所說的數(shù)字傳感器。數(shù)字傳感器的特點(diǎn)：.數(shù)字傳感器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，提高了傳感器輸出信號抗干擾能力，特別適用于電磁干擾強(qiáng)、信號距離遠(yuǎn)的工作現(xiàn)場；.軟件對傳感器線性修正及性能補(bǔ)償，減少系統(tǒng)誤差。.一致性與互換性好當(dāng)前113頁，總共247頁。模擬傳感器放大A/D轉(zhuǎn)換微處理器線性化量綱處理標(biāo)準(zhǔn)通信口再現(xiàn)信號脈沖輸出控制口數(shù)字化傳感器的結(jié)構(gòu)框圖當(dāng)前114頁，總共247頁。（6）傳感器的網(wǎng)絡(luò)化

傳感器的網(wǎng)絡(luò)化是傳感器領(lǐng)域發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)化是利用TCP/IP協(xié)議，使現(xiàn)場測控?cái)?shù)據(jù)就近接入網(wǎng)絡(luò)，并與網(wǎng)絡(luò)上有通信協(xié)能力的節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)布和共享。

實(shí)現(xiàn)廠商直接與異地用戶交流，故障診斷、軟件升級等。當(dāng)前115頁，總共247頁。傳感元件信號處理A/D轉(zhuǎn)換智能算法微處理器參數(shù)表物理層用戶層TCP/IP協(xié)議層通信介質(zhì)數(shù)據(jù)鏈路層智能傳感器網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)化傳感器的基本結(jié)構(gòu)當(dāng)前116頁，總共247頁。智能水表系統(tǒng)當(dāng)前117頁，總共247頁。2.物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)（1）物理網(wǎng)傳感器①物聯(lián)網(wǎng)傳感器的概念

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，對各種參量進(jìn)行信息采集和簡單加工處理的設(shè)備，被稱為物聯(lián)網(wǎng)傳感器。②物聯(lián)網(wǎng)傳感器的作用

在物理網(wǎng)中，傳感器用來進(jìn)行各種數(shù)據(jù)信息的采集和簡單的加工處理，并通過固有的協(xié)議，將數(shù)據(jù)信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)終端處理。例如通過RFID進(jìn)行標(biāo)簽號碼的讀取，通過GPS得到物體位置信息，通過環(huán)境傳感器獲得環(huán)境溫度等。

當(dāng)前118頁，總共247頁。傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)絡(luò)層，它作為物聯(lián)網(wǎng)最基本的感知層，具有十分重要的作用，它好比人的眼睛和耳朵，去看去聽需要被監(jiān)測的信息。③物聯(lián)網(wǎng)傳感器的特點(diǎn)

一是智能化

二是網(wǎng)絡(luò)化（2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)①無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念

在一定范圍內(nèi)大量部署的微型傳感器的節(jié)點(diǎn)，由這些節(jié)點(diǎn)通過無線通信方式行成一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集、相互聯(lián)系處理、傳遞信息，并將結(jié)果發(fā)送給觀察者。當(dāng)前119頁，總共247頁。②無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

當(dāng)前120頁，總共247頁。當(dāng)前121頁，總共247頁。③無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

硬件資源、電源容量有限、多跳路由，大規(guī)模、自組織、動(dòng)態(tài)拓?fù)?、可靠、以?shù)據(jù)為中心、與應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。④無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù).無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?節(jié)點(diǎn)定位.數(shù)據(jù)融合.無線通信技術(shù).網(wǎng)絡(luò)安全當(dāng)前122頁，總共247頁。案例分析

智能樓宇中的傳感器

醫(yī)療監(jiān)控中的傳感器當(dāng)前123頁，總共247頁。物聯(lián)網(wǎng)的定位技術(shù)1.GPS定位（1）衛(wèi)星定位系統(tǒng)介紹GPS是目前世界上最常用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS計(jì)劃開始于1973年，由美國國防部領(lǐng)導(dǎo)下的衛(wèi)星導(dǎo)航定位聯(lián)合技術(shù)局主導(dǎo)進(jìn)行研究。1989年正式開始發(fā)射GPS工作衛(wèi)星，1994年GPS衛(wèi)星星座組網(wǎng)完成，GPS投入使用，并逐步對民用工業(yè)開放。

目前全世界有4套衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：中國北斗、美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”、歐洲“伽利略”。當(dāng)前124頁，總共247頁。中國正在建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間段由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式，即開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)（屬于第二代系統(tǒng)）。開放服務(wù)是在服務(wù)區(qū)免費(fèi)提供定位、測速和授時(shí)服務(wù)，定位精度為10m，授時(shí)精度為50ns，測速精度0.2m/s。授權(quán)服務(wù)是向授權(quán)用戶提供更安全的定位、測速、授時(shí)和通信服務(wù)以及系統(tǒng)完好性信息。截至2012年，“北斗”系統(tǒng)已有在軌衛(wèi)星12顆，已覆蓋亞太地區(qū)，初步具備區(qū)域?qū)Ш剑ㄎ缓褪跁r(shí)能力，定位精度優(yōu)于20m，授時(shí)精度優(yōu)于100ns，計(jì)劃在2020年左右覆蓋全球當(dāng)前125頁，總共247頁。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)前126頁，總共247頁。（2）GPS定位系統(tǒng)的組成①宇宙空間部分：GPS宇宙空間部分由24顆工作衛(wèi)星組成，最初設(shè)計(jì)將24顆衛(wèi)星均勻分布到3個(gè)軌道平面上，每個(gè)平面8顆衛(wèi)星，后改為采用6軌道平面，每平面4顆星的設(shè)計(jì)。這保證了任何時(shí)刻都有至少6顆衛(wèi)星在視線之內(nèi)，可以進(jìn)行定位。②地面監(jiān)測部分：GPS的地面監(jiān)控部分包括1個(gè)位于美國科羅拉多州Schriever空軍基地的主控中心，4個(gè)專用的地面天線和6個(gè)專用的監(jiān)視站。此外還有一個(gè)緊急狀況下備用的主控中心，位于馬里蘭州蓋茨堡。③用戶的設(shè)備部分：要使用GPS系統(tǒng)，用戶必須具備一個(gè)GPS專用接收機(jī)。接收機(jī)通常包括一個(gè)同衛(wèi)星通信的專用天線、用于位置計(jì)算的處理器，以及一個(gè)高精度的時(shí)鐘。當(dāng)前127頁，總共247頁。（3）GPS定位的方法目前，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位都是采用的三球交匯定位原理：衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位置信息。用戶接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收三顆以上衛(wèi)星信號，測量出測站點(diǎn)（用戶接收機(jī)）至三顆衛(wèi)星的距離，解算出衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，再利用距離交會(huì)法（從兩個(gè)已知點(diǎn)測量至某一待測點(diǎn)的距離,然后根據(jù)這兩段距離的交點(diǎn)確定該待測點(diǎn)，這種方法稱為距離交會(huì)法。）就可以解算出測站點(diǎn)的位置。整個(gè)過程就是三球交會(huì)定位原理在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中的體現(xiàn)。當(dāng)前128頁，總共247頁。具體流程如下：①用戶測量出自身到3顆衛(wèi)星的距離②衛(wèi)星的位置精確已知，通過電文播發(fā)給用戶③以衛(wèi)星為球心，距離為半徑畫球面④3個(gè)球面相交得2個(gè)點(diǎn)，根據(jù)地理常識排除一個(gè)不合理點(diǎn)即得用戶位置。當(dāng)前129頁，總共247頁。（4）接收機(jī)與GPS衛(wèi)星間距離測定

每顆衛(wèi)星都在不斷的向外發(fā)送信息，每條信息中都包含信息發(fā)出的時(shí)刻，以及衛(wèi)星在讀時(shí)刻的坐標(biāo)。接收機(jī)會(huì)接收到這些信息，同時(shí)根據(jù)自己的時(shí)鐘記錄下接收到信息的時(shí)刻。用接收到信息的時(shí)刻減去信息發(fā)出的時(shí)刻，得到信息在空間中傳播的時(shí)間。用這個(gè)時(shí)間乘上信息傳播的速度，就得到了接收機(jī)到信息發(fā)出時(shí)的衛(wèi)星坐標(biāo)之間的距離。當(dāng)前130頁，總共247頁。（5）GPS定位缺點(diǎn)①對時(shí)鐘的精確度要求極高，造成成本過高，受限于成本，接收機(jī)上的時(shí)鐘精確度低于衛(wèi)星時(shí)鐘，影響了定位精度。②理論上3顆衛(wèi)星就可以定位，但在實(shí)際中用GPS定位至少要4顆衛(wèi)星，這極大的制約了GPS的使用范圍，當(dāng)處室外時(shí)，由于電磁屏蔽效應(yīng)，往往難以接收到GPS信號，因此GPS這種定位方式主要在室外運(yùn)用。③GPS接收機(jī)啟動(dòng)較慢，往往需要3~5分鐘，因此定位速度也較慢。④由于信號要經(jīng)過大氣層傳播，容易受天氣狀況影響，定位不穩(wěn)定。當(dāng)前131頁，總共247頁。2.蜂窩基站定位蜂窩基站定位主要應(yīng)用于移動(dòng)通信中廣泛采用的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，目前大部分的GSM、CDMA、3G等通信網(wǎng)路均采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在通信網(wǎng)絡(luò)中，通信區(qū)域被劃分為一個(gè)一個(gè)蜂窩小區(qū)，通常每個(gè)小區(qū)有一個(gè)對應(yīng)的基站。以GSM網(wǎng)絡(luò)為例，當(dāng)移動(dòng)設(shè)備要進(jìn)行通信時(shí)，先連接在蜂窩小區(qū)的基站，然后通過該基站接GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。也就是說，在進(jìn)行移動(dòng)通信時(shí)，移動(dòng)設(shè)備始終是和一個(gè)蜂窩基站聯(lián)系起來，蜂窩基站定位就是利用這些基站來定位移動(dòng)設(shè)備。當(dāng)前132頁，總共247頁。（1）CoO定位CoO定位是最簡單的一種定位方法，他是一種單基站定位。這種方法非常原始，就是將移動(dòng)設(shè)備所屬基站的坐標(biāo)視為移動(dòng)設(shè)備的坐標(biāo)。這種定位方法的精度極低，其精度直接取決于基站覆蓋的范圍。如果基站覆蓋范圍半徑為50m，其誤差就是50m。

（2)T0A/TDoA定位

多基站定位最常用的就是T0A/TDoA。T0A基站定位于GPS定位方法相似。不同之處是把衛(wèi)星換成了基站。這種方法對時(shí)鐘同步精度要求很高，而基站時(shí)鐘精度遠(yuǎn)比不上GPS衛(wèi)星的水平，此外多徑效應(yīng)也會(huì)對測量的結(jié)果產(chǎn)生誤差。當(dāng)前133頁，總共247頁?；谝陨显?，人們在實(shí)際中用的更多的是TDoA定位方法，不是直接用信號的發(fā)送和到達(dá)時(shí)間來確定位置，而是用信號到達(dá)不用基站的時(shí)間差來建立方程組求解位置，通過時(shí)間差抵消掉了大部分因時(shí)鐘不同步帶來的誤差。（3）AoA定位ToA和TDoA測量法都至少需要3個(gè)基站才能進(jìn)行定位，如果人們所在區(qū)域基站分布較稀疏，周圍收的基站信號只有2個(gè)，就無法定位，這種情況下，可以使用AoA定位法。只要用天線陣列測得定位目標(biāo)和兩個(gè)基站間連線的方位，就可以利用兩條射線的焦點(diǎn)確定出目標(biāo)的位置當(dāng)前134頁，總共247頁。AoA定位示意圖當(dāng)前135頁，總共247頁。（4）蜂窩基站定位的作用蜂窩基站定位的優(yōu)勢在于定位速度快，在數(shù)秒之內(nèi)便可完成定位。其典型應(yīng)用就是緊急電話定位，在刑事案件中發(fā)揮了巨大的作用。3無線室內(nèi)環(huán)境定位在無線通信領(lǐng)域，室內(nèi)和室外的環(huán)境可以說是天壤之別。

現(xiàn)在大多數(shù)室內(nèi)定位系統(tǒng)都是基于信號強(qiáng)度，其優(yōu)點(diǎn)在于不需要專門的定位設(shè)備，可以就地取材，利用已有的鋪設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)如藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、WIFI網(wǎng)絡(luò)、Zigbee傳感網(wǎng)絡(luò)等來進(jìn)行定位，非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。目前室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行短波定位的方法主要有紅外線定位、超聲波定位、藍(lán)牙定位、射頻識別定位、超寬帶定位、Zigbee定位等。當(dāng)前136頁，總共247頁。ZigBee①ZigBee定位原理ZigBee定位就是通過在待定區(qū)域布設(shè)大量的廉價(jià)參考節(jié)點(diǎn)，這些參考節(jié)點(diǎn)間通過無線通信的方式形成了一個(gè)大型的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)需要對待定位區(qū)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位時(shí)，在通信距離節(jié)點(diǎn)內(nèi)參考點(diǎn)能快速的采集到這些節(jié)點(diǎn)信息，同時(shí)利用路由廣播的方式把信息傳遞給其他參考節(jié)點(diǎn)，最終形成了一個(gè)信息傳遞鏈并經(jīng)過信息的多級跳躍回傳給終端電腦加以處理，從而實(shí)現(xiàn)對一定區(qū)域的長時(shí)間監(jiān)控和定位。當(dāng)前137頁，總共247頁。②ZigBee定位算法.典型的數(shù)據(jù)密集型算法：節(jié)點(diǎn)首先讀取計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置的參數(shù)，然后將相關(guān)信息傳送到中央數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，對節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算，最后，再將節(jié)點(diǎn)位置的相關(guān)參數(shù)傳回至該節(jié)。.分布式定位計(jì)算方法：根據(jù)從距離最近的參考節(jié)點(diǎn)（位置是已知的）接收到的信息，對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行本地計(jì)算，確定相關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置。當(dāng)前138頁，總共247頁。4.新型定位技術(shù)

（1）A-GPS定位A-GPS網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位，這種定位方法可以看作是GPS定位和蜂窩基站定位的結(jié)合體。A-GPS取長補(bǔ)短，利用基站定位法，快速搜索當(dāng)前所處的大致位置，然后通過基站連入網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器查詢到當(dāng)前上方可見的衛(wèi)星，極大地縮短了搜索衛(wèi)星的速度。

使用A-GPS定位，全程只需要數(shù)十秒，還可以享受GPS的定位精度，可以說是兩全其美。（2）無線AP定位

無線AP定位是一種WiFi定位技術(shù)，它與蜂窩基站的COO定位技術(shù)相似，通過WiFi接入點(diǎn)來確定目標(biāo)的位置。當(dāng)前139頁，總共247頁。校車GPS監(jiān)控系統(tǒng)該系統(tǒng)具有以下功能：①對校車實(shí)時(shí)監(jiān)控②規(guī)劃行駛線路，車輛超車，規(guī)定線路報(bào)警③車輛的軌跡查詢回訪④車輛點(diǎn)火地點(diǎn)時(shí)間、熄火地點(diǎn)時(shí)間記錄、存儲(chǔ)、歷史查詢。⑤車速限制，超速即報(bào)警設(shè)置電子?xùn)艡?，同時(shí)具有報(bào)警按鈕，在緊急情況可按報(bào)警按鈕，系統(tǒng)將立刻發(fā)送SOS信息到中心號碼，為學(xué)生的安全保駕護(hù)航。⑥可供多用戶同時(shí)登錄查看車輛，家長與老師都可以隨時(shí)查看車輛情況。當(dāng)前140頁，總共247頁。4.2物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括局域網(wǎng)技術(shù)、廣域網(wǎng)技術(shù)和無線寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，因特網(wǎng)屬于全球最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，硬件系統(tǒng)常由服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、路由器、交換機(jī)、網(wǎng)卡、網(wǎng)線、網(wǎng)線接頭等組成。軟件系統(tǒng)包含網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、瀏覽器、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議及應(yīng)用軟件等。當(dāng)前141頁，總共247頁。1.本地有線局域網(wǎng)

（1）協(xié)議的重要性

（2）協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化

以太網(wǎng)成為實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)1973年創(chuàng)立

例如：802.3100BASE-T代表使用雙絞線電纜標(biāo)準(zhǔn)的100兆以太網(wǎng)。此標(biāo)準(zhǔn)的具體解釋為：100是以兆位每秒（Mbit/S）為單位的速度；BASE代表基帶傳輸；T代表電纜類型，這里指雙絞線。

早期以太網(wǎng)的速度都非常慢，只有10Mbit/s。

而最新的以太網(wǎng)運(yùn)行速度已經(jīng)超過10Gbit/s，比最初提高了1000倍。

當(dāng)前142頁，總共247頁。(3)物理尋址所有通信都需要一種標(biāo)識源和目的的方法。在人際交流中，源和目的用名字來表示。當(dāng)有人呼喚一個(gè)名字時(shí)，被喚到名字的人就會(huì)聆聽信息并作出反應(yīng)。

以太網(wǎng)絡(luò)也用類似的方法來標(biāo)識源主機(jī)和目的主機(jī)。每臺(tái)連接到以太網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)都會(huì)獲得一個(gè)物理地址，用于在網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識自己。

每個(gè)以太網(wǎng)接口在制造時(shí)都有一個(gè)物理地址，此地址稱為介質(zhì)訪問控制（MAC）地址。MAC地址用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)源主機(jī)和目的主機(jī)。MAC地址長48位，通常用12位十六進(jìn)制數(shù)表示。當(dāng)前143頁，總共247頁。當(dāng)前144頁，總共247頁。以太網(wǎng)是基于電纜的，亦即主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用銅纜或光纜連接。這是主機(jī)之間通信時(shí)使用的通道。

當(dāng)以太網(wǎng)上的一個(gè)主機(jī)需要通信時(shí)，他會(huì)發(fā)送包含自己MAC地址（作為源地址）和接收方MAC地址的幀；收到幀的主機(jī)將對幀進(jìn)行解碼，并讀取目的MAC地址。如果目的MAC地址與網(wǎng)卡上配置的地址匹配（H3），他就會(huì)處理收到的信息，并將其存儲(chǔ)起來供主機(jī)應(yīng)用程序使用；如果目的MAC地址與主機(jī)MAC地主不匹配，網(wǎng)卡就會(huì)忽略該信息。當(dāng)前145頁，總共247頁。2.OSI參考模型

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景-----計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、異質(zhì)性。對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用什么方法能合理的組織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到結(jié)構(gòu)清晰、簡化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、便于更新與維護(hù)、較強(qiáng)的獨(dú)立性和適應(yīng)性。解決的辦法：分而治之！

在OSI中采用了三級抽象：參考模型（即體系結(jié)構(gòu)）、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范（即協(xié)議規(guī)格說明），自上而下逐步求精。OSI/RM并不是一般的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而是一個(gè)為制定標(biāo)準(zhǔn)用的概念性框架。而實(shí)際的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型。當(dāng)前146頁，總共247頁。OSI/RM七層協(xié)議模型當(dāng)前147頁，總共247頁。3.TCP/IP協(xié)議（1）TCP/IP協(xié)議TCP/IP是傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（又稱Internet協(xié)議）的縮寫，它實(shí)際上是一個(gè)很大的協(xié)議包（簇），其中包括網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層中的很多協(xié)議，TCP和IP協(xié)議只是其中兩個(gè)核心協(xié)議。TCP/IP是Internet上采用的協(xié)議，目前已形成了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)體系，并且得到了廣泛的應(yīng)用和支持。TCP/IP的基本作用是：要在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，首先要把數(shù)據(jù)拆成一些小的數(shù)據(jù)單元（不超過64KB），然后加上“包頭”做成數(shù)據(jù)報(bào)（段），才交給IP層在網(wǎng)絡(luò)上陸續(xù)地發(fā)送和傳輸。當(dāng)前148頁，總共247頁。采用這種傳輸數(shù)據(jù)的方式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就稱為“分組交換”或包交換網(wǎng)絡(luò)。其次，在通過電信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行長距離傳輸時(shí)，為了保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，還要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的格式即拆包或重新打包。最后到了接收數(shù)據(jù)的一方，必須使用相同的協(xié)議，逐層拆開原來的數(shù)據(jù)包，恢復(fù)成原來的數(shù)據(jù)，并加以校驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)，就要求重發(fā)。①TCP協(xié)議

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中非常重要的一層就是傳輸層，它可以向源主機(jī)和目的主機(jī)提供端到端的可靠通信。TCP協(xié)議規(guī)定首先要在通信的雙方建立一種“連接”，也叫作實(shí)現(xiàn)雙方的“握手”。當(dāng)前149頁，總共247頁。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，通常把連接在網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)叫作一臺(tái)“主機(jī)”。TCP協(xié)議還有一個(gè)作用就是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹翱煽啃浴?。②IP協(xié)議IP協(xié)議稱為Internet協(xié)議或網(wǎng)際協(xié)議，工作在TCP協(xié)議的下一層，是TCP/IP的心臟，也是網(wǎng)絡(luò)層中最主要的協(xié)議，它利用一個(gè)共同遵守的通信協(xié)議，使Internet成為一個(gè)允許連接不同類型的計(jì)算機(jī)和不同操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前150頁，總共247頁。IP協(xié)議提供了能適應(yīng)各種各樣網(wǎng)絡(luò)硬件的靈活性，對底層網(wǎng)絡(luò)硬件幾乎沒有任何要求。IP協(xié)議根據(jù)其版本分為IPV4和IPv6.本章主要介紹32位的Ipv4.(2)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議在物理網(wǎng)基礎(chǔ)上分為4個(gè)層次，它與ISO/OSI模型的對應(yīng)關(guān)系及各層協(xié)議組成如圖所示：應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層當(dāng)前151頁，總共247頁。②TCP/IP各層主要功能網(wǎng)絡(luò)接口層：定義與物理網(wǎng)絡(luò)的接口規(guī)范，負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)，傳遞給物理網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)際層：主要功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同IP地址的計(jì)算機(jī)的通信，這兩個(gè)主機(jī)可能位于同一網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)的兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)中。傳輸層：提供應(yīng)用程序的通信。包括傳輸控制協(xié)議和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議。應(yīng)用層：支持應(yīng)用服務(wù)，向用戶提供了一組常用的應(yīng)用協(xié)議，包括遠(yuǎn)程登錄，文件傳送協(xié)議、平常文件傳送協(xié)議、簡單郵件傳送協(xié)議、域名系統(tǒng)、簡單網(wǎng)管協(xié)議等。當(dāng)前152頁，總共247頁。③傳輸層和網(wǎng)際層的其他協(xié)議.用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）.網(wǎng)際控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）4.IP地址基礎(chǔ)知識

（1）IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的雙方，應(yīng)該用一種什么樣的地址來表示呢？我們所要的地址既要能簡單準(zhǔn)確的標(biāo)明對方的位置，又要能夠方便的找到對方，這就是設(shè)計(jì)IP協(xié)議的初衷。當(dāng)前153頁，總共247頁。IP地址最初被設(shè)計(jì)成一種由數(shù)字組成的4層結(jié)構(gòu)，就好像我們想要找到一個(gè)人的時(shí)候，需要有這個(gè)人的住址（某省、某市、某區(qū)、某街的多少號）一樣。在Internet中，有很多網(wǎng)絡(luò)連接在一起形成了很大的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)下面還有很多較小的網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)是組成網(wǎng)絡(luò)的基本元素。所以，IP地址就是用4層數(shù)字作為代碼，說明是在哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的哪臺(tái)計(jì)算機(jī)。①IP