物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用教程（第2版）

第1 章 物聯(lián)網(wǎng)緒論 1

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的起源與發(fā)展 1

1.1.1 美國“智慧地球”戰(zhàn)略 2

1.1.2 中國“感知中國”計劃 3

1.1.3 日本及歐盟的發(fā)展計劃 3

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的基本概念 4

1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義 5

1.2.2 物聯(lián)網(wǎng)的特征 5

1.2.3 物聯(lián)網(wǎng)與各種網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系 6

1.3 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 8

1.3.1 感知層 11

1.3.2 網(wǎng)絡(luò)層 11

1.3.3 應(yīng)用層 12

1.4 物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù) 13

1.4.1 感知層的支撐技術(shù) 13

1.4.2 網(wǎng)絡(luò)層的支撐技術(shù) 15

1.4.3 應(yīng)用層的支撐技術(shù) 17

1.5 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例 18

1.5.1 精細(xì)農(nóng)牧業(yè) 18

1.5.2 智能電網(wǎng) 18

1.5.3 智能交通 19

1.5.4 智能物流 19

1.5.5 智能家居 19

1.5.6 智能醫(yī)療 19

1.5.7 智能安防 20

小結(jié) 20

習(xí)題 20

實踐——調(diào)研物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例 22

實驗——感受智能家居 22

第2章 自動識別技術(shù) 23

2.1 自動識別技術(shù)概述 23

2.1.1 自動識別技術(shù)的概念 23

2.1.2 自動識別技術(shù)的分類 24

2.1.3 自動識別系統(tǒng)的構(gòu)成 25

2.2 物品信息編碼及識別技術(shù) 26

2.2.1 物品信息編碼發(fā)展簡史 26

2.2.2 條碼技術(shù)概述 27

2.2.3 條碼識別系統(tǒng)處理流程 32

2.3 射頻識別 35

2.3.1 RFID系統(tǒng)的工作原理 35

2.3.2 RFID系統(tǒng)分類 38

2.3.3 RFID系統(tǒng)的組成 41

2.3.4 RFID系統(tǒng)的防碰撞機制

及防沖突算法 46

2.3.5 RFID應(yīng)用前景 48

2.4 卡識別 50

2.4.1 磁卡識別技術(shù) 50

2.4.2 IC卡識別技術(shù) 50

2.5 語音識別 52

2.5.1 語音識別系統(tǒng)分類 52

2.5.2 語音識別的工作原理 53

2.6 光學(xué)字符識別 54

2.7 生物識別 55

2.8 圖像識別 56

小結(jié) 56

習(xí)題 57

實踐——調(diào)研生物識別技術(shù) 61

實驗2.1——認(rèn)識條碼 61

實驗2.2——RFID基礎(chǔ)實驗 61

第3章 傳感器與無線傳感網(wǎng) 62

3.1 傳感器概述 63

3.1.1 傳感器的定義 63

3.1.2 傳感器的構(gòu)成 63

3.1.3 傳感器的特性 64

3.1.4 傳感器的種類 66

3.1.5 傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 67

3.2 常用傳感器 69

3.2.1 溫度傳感器 69

3.2.2 濕度傳感器 71

3.2.3 氣敏傳感器 73

3.2.4 應(yīng)變片式傳感器 74

3.2.5 霍爾傳感器 76

3.2.6 超聲波傳感器 76

3.3 新型傳感器 77

3.3.1 多功能傳感器 78

3.3.2 MEMS傳感器 79

3.3.3 智能傳感器 82

3.4 傳感器的應(yīng)用 86

3.4.1 傳感器應(yīng)用現(xiàn)狀 86

3.4.2 傳感器應(yīng)用案例 86

3.5 無線傳感網(wǎng)概述 89

3.5.1 無線傳感網(wǎng)的組成 89

3.5.2 無線傳感網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 91

3.5.3 無線傳感網(wǎng)的特征 93

3.5.4 無線傳感網(wǎng)的接入 94

3.6 無線傳感網(wǎng)的通信協(xié)議 95

3.6.1 MAC協(xié)議 95

3.6.2 路由協(xié)議 98

3.6.3 傳輸協(xié)議 101

3.7 無線傳感網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù) 102

3.7.1 無線傳感網(wǎng)的組網(wǎng)模式 102

3.7.2 ZigBee概述 103

3.7.3 ZigBee協(xié)議的特點 103

3.7.4 ZigBee協(xié)議的設(shè)備和結(jié)構(gòu) 104

3.7.5 ZigBee協(xié)議棧 106

3.7.6 6LoWPAN 109

3.8 無線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 112

3.8.1 拓?fù)淇刂?112

3.8.2 時間同步 113

3.8.3 數(shù)據(jù)融合 115

3.9 無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用 117

小結(jié) 118

習(xí)題 119

實踐——調(diào)研高鐵使用的物聯(lián)網(wǎng)

技術(shù) 123

實驗1——傳感器基礎(chǔ)實驗 123

實驗2——ZigBee組網(wǎng)實驗 124

第4章 定位技術(shù) 125

4.1 定位技術(shù)概述 125

4.1.1 定位技術(shù)的早期發(fā)展 126

4.1.2 定位的性能指標(biāo) 127

4.1.3 定位技術(shù)的分類 127

4.1.4 定位技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng) 127

4.2 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) 128

4.2.1 美國GPS 128

4.2.2 俄羅斯GLONASS 132

4.2.3 中國BDS 134

4.2.4 歐盟Galileo系統(tǒng) 135

4.3 基于網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù) 137

4.3.1 基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的定位 137

4.3.2 基于無線局域網(wǎng)的定位 139

4.4 感知定位技術(shù) 141

4.4.1 藍(lán)牙定位技術(shù) 141

4.4.2 基于ZigBee的定位技術(shù) 142

4.4.3 基于RFID的定位技術(shù) 143

4.4.4 基于紅外的定位技術(shù) 143

4.4.5 超聲波定位技術(shù) 143

4.4.6 超寬帶定位技術(shù) 144

4.5 混合定位 144

4.5.1 A-GPS 144

4.5.2 GPSOne 146

4.6 基于位置的服務(wù) 146

4.6.1 LBS發(fā)展歷程 147

4.6.2 LBS核心技術(shù) 148

4.6.3 LBS服務(wù)模式 149

4.6.4 LBS應(yīng)用案例——AR 150

小結(jié) 151

習(xí)題 152

實踐——調(diào)研物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)應(yīng)用

案例 153

實驗——衛(wèi)星導(dǎo)航定位實驗 154

第5章 智能嵌入技術(shù) 155

5.1 嵌入式系統(tǒng)概述 155

5.1.1 嵌入式系統(tǒng)的基本概念 155

5.1.2 嵌入式系統(tǒng)的基本特點 156

5.1.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展過程 157

5.2 嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 157

5.2.1 硬件層 157

5.2.2 硬件抽象層 158

5.2.3 系統(tǒng)軟件層 158

5.2.4 應(yīng)用軟件層 159

5.3 嵌入式微處理器的分類 159

5.3.1 嵌入式微控制器 159

5.3.2 嵌入式數(shù)字信號處理器 160

5.3.3 嵌入式微處理單元 160

5.3.4 片上系統(tǒng) 161

5.4 嵌入式操作系統(tǒng) 162

5.4.1 嵌入式操作系統(tǒng)概述 162

5.4.2 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展 163

5.4.3 典型的嵌入式操作系統(tǒng) 164

5.5 智能嵌入技術(shù)的應(yīng)用 168

5.5.1 工業(yè)自動化 168

5.5.2 商業(yè)應(yīng)用 169

5.5.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 169

5.5.4 智能家居 170

5.5.5 機器人 170

5.6 智能嵌入技術(shù)的發(fā)展趨勢 171

小結(jié) 172

習(xí)題 172

實踐——配置Android系統(tǒng)集成開發(fā)

環(huán)境 174

第6章 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 175

6.1 有線接入技術(shù) 176

6.2 無線接入技術(shù) 176

6.2.1 Wi-Fi技術(shù)(IEEE 802.11) 177

6.2.2 Bluetooth技術(shù)(IEEE

802.15.1) 180

6.2.3 UWB技術(shù)(IEEE 802.15.3a) 184

6.2.4 紅外通信技術(shù)(IrDA) 186

6.2.5 WiMAX(IEEE 802.16) 188

6.2.6 MBWA(IEEE 802.20) 188

6.2.7 LPWAN技術(shù) 189

6.3 移動通信網(wǎng)絡(luò) 195

6.3.1 1G(第一代移動通信技術(shù)) 195

6.3.2 2G(第二代移動通信技術(shù)) 196

6.3.3 3G(第三代移動通信技術(shù)) 198

6.3.4 4G(第四代移動通信技術(shù)) 201

6.3.5 5G(第五代移動通信技術(shù)) 203

6.4 核心網(wǎng) 206

小結(jié) 207

習(xí)題 207

實踐1——調(diào)研智能電網(wǎng)所用到的

通信技術(shù) 211

實踐2——調(diào)研星閃技術(shù)

(SparkLink) 211

第7章 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 213

7.1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)概述 213

7.2 物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務(wù) 216

7.2.1 物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務(wù)的工作

原理 216

7.2.2 ONS結(jié)構(gòu)與服務(wù)方式 218

7.2.3 ONS工作流程 220

7.3 物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布服務(wù) 223

7.3.1 物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布服務(wù)的工作

原理 223

7.3.2 EPCIS的功能與作用 224

7.3.3 EPCIS系統(tǒng)設(shè)計 226

7.4 實體標(biāo)記語言 227

7.4.1 PML概述 228

7.4.2 PML核心思想 229

7.4.3 PML的組成與設(shè)計方法 231

7.4.4 PML設(shè)計舉例 232

小結(jié) 233

習(xí)題 233

實踐——調(diào)研ISO、EPC Global及

UID三大RFID標(biāo)準(zhǔn)體系 235