物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　本書的內(nèi)容涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)、無線射頻識別（RFID）技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的基本概念、原理、應(yīng)用以及發(fā)展趨勢和前景，反映了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最新進展，主要包括物聯(lián)網(wǎng)概述、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其信息技術(shù)、RFID技術(shù)、RFID的頻率標準與技術(shù)規(guī)范、RFID電子標簽應(yīng)用、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)實驗等。
　　本書的特點是：論述嚴謹、內(nèi)容全面、重點突出、強調(diào)理論聯(lián)系實際、突出應(yīng)用技術(shù)和實踐，通過教學實驗和場景訓練，加深理解、鞏固掌握物聯(lián)網(wǎng)理論知識。本書可作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)大學本科的教材或參考教材，也可作為廣大從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)工作的科技人員及工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

前言
第1章緒論
　1.1物聯(lián)網(wǎng)概述
　　1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念
　　1.1.2物聯(lián)網(wǎng)的定義
　　1.1.3產(chǎn)生物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢
　1.2從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)
　　1.2.1互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系
　　1.2.2寬帶城域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展
　　1.2.3接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景
　1.3物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)
　　1.3.1物聯(lián)網(wǎng)的傳輸通信保障——互聯(lián)網(wǎng)
　　1.3.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的方向——泛在網(wǎng)
　1.4物聯(lián)網(wǎng)的一般應(yīng)用及發(fā)展
　　1.4.1物聯(lián)感知下的應(yīng)用、預測和市場
　　1.4.2國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀
　　1.4.3物聯(lián)網(wǎng)未來趨勢——網(wǎng)絡(luò)融合
　1.5本章小結(jié)
　　習題
第2章物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)及其信息技術(shù)
　2.1物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
　　2.1.1物聯(lián)網(wǎng)的工作原理
　　2.1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
　　2.1.3物聯(lián)網(wǎng)的開展步驟
　2.2支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)
　　2.2.1無線射頻識別（RFID）技術(shù)
　　2.2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）
　　2.2.3納米技術(shù)
　　2.2.4感知技術(shù)
　　2.2.5通信及計算技術(shù)
　　2.2.6普適計算技術(shù)
　　2.2.7云計算技術(shù)
　　2.2.8數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)
　　2.2.9人工智能技術(shù)
　　2.2.10嵌入式技術(shù)
　2.3現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信與物聯(lián)網(wǎng)
　　2.3.1無線網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
　　2.3.2無線局域網(wǎng)與協(xié)議
　　2.3.3IPv6技術(shù)
　　2.3.4藍牙、無線個人區(qū)域網(wǎng)與Zigbee
　2.43G與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
　　2.4.13G的基本概念
　　2.4.2物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)送的平臺——3G手機
　　2.4.3基于RFID和手機終端的移動電子商務(wù)
　2.5集成電路——物聯(lián)網(wǎng)的基石
　　2.5.1微電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性
　　2.5.2集成電路的研究與發(fā)展
　　2.5.3系統(tǒng)芯片的研究與應(yīng)用
　2.6本章小結(jié)
　　習題
第3章RFID技術(shù)的工作原理
　3.1RFID技術(shù)概述
　　3.1.1RFID技術(shù)的基本概念和特點
　　3.1.2RFID技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展
　　3.1.3RFID技術(shù)的分類
　3.2RFID基本工作原理
　　3.2.1RFID的基本原理
　　3.2.2RFID系統(tǒng)的工作過程
　　3.2.3RFID電子標簽的分類
　3.3RFID的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
　　3.3.1數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議與方式
　　3.3.2數(shù)據(jù)安全性
　3.4數(shù)據(jù)完整性
　　3.4.1校驗方法
　　3.4.2干擾與抗干擾
　　3.4.3識讀率與誤碼率
　3.5多電子標簽同時識別與系統(tǒng)防沖撞
　　3.5.1空分多路法
　　3.5.2頻分多路法
　　3.5.3時分多路法
　3.6本章小結(jié)
　　習題
第4章RFID的頻率標準與技術(shù)規(guī)范
　4.1RFID標準簡介
　4.2RFID的頻率標準
　　4.2.1頻率標準許可
　　4.2.2不同的電磁波頻段
　　4.2.3RFID系統(tǒng)的工作頻率與應(yīng)用范圍
　　4.2.4射頻系統(tǒng)工作頻段解釋
　　4.2.5電感耦合RFID系統(tǒng)的使用頻率選擇
　4.3RFID標準體系結(jié)構(gòu)
　4.4RFID的應(yīng)用行業(yè)標準
　　4.4.1ISO TC 23/SC 19 WG3應(yīng)用于動物識別的標準
　　4.4.2ISO TC 204應(yīng)用于道路交通信息學的標準
　　4.4.3ISO TC 104應(yīng)用于集裝箱運輸?shù)臉藴?br />　　4.4.4ISO TC 122應(yīng)用于包裝的標準
　　4.4.5ISO/IEC JTC 1 SC 31自動識別應(yīng)用標準
　　4.4.6ISO/IEC 18000項目管理的無線射頻識別——非接觸接口
　　4.4.7SC 17/WG 8識別卡非接觸式集成電路
　4.5本章小結(jié)
　 習題
第5章RFID電子標簽應(yīng)用
　5.1RFID電子標簽及相關(guān)的自動識別技術(shù)
　　5.1.1條形碼簡介
　　5.1.2磁卡與IC卡簡介
　　5.1.3RFID電子標簽
　5.2應(yīng)用RFID的事項
　　5.2.1RFID技術(shù)的基本技術(shù)參數(shù)
　　5.2.2RFID系統(tǒng)的選擇標準與性能評估
　　5.2.3RFID應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
　5.3本章小結(jié)
　　習題
第6章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
　6.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、體系結(jié)構(gòu)和特點
　　6.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念
　　6.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
　　6.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點
　6.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與研究
　　6.2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程
　　6.2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進展
　　6.2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向
　　6.2.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景
　　6.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
　6.3.1Zigbee協(xié)議規(guī)范
　　6.3.2基于IEEE 802.15.4標準的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
　　6.3.3基于Zigbee協(xié)議規(guī)范的傳感器網(wǎng)絡(luò)
　　6.3.4基于Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與RFID技術(shù)的融合
　6.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)與應(yīng)用
　　6.4.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)
　　6.4.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)
　　6.4.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件開發(fā)概述
　　6.4.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實例
　6.5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
　6.6本章小結(jié)
　　習題
第7章云計算
　7.1云計算的產(chǎn)生和發(fā)展基礎(chǔ)
　　7.1.1SaaS的誕生
　　7.1.2“IT不再重要”的發(fā)表
　　7.1.3Google的三大核心技術(shù)
　7.2云計算的概念
　7.3云計算的架構(gòu)
　　7.3.1云的架構(gòu)
　　7.3.2云計算架構(gòu)示例
　7.4云計算的架構(gòu)實例——Cisco UCS
　　7.4.1什么是UCS
　　7.4.2UCS的架構(gòu)
　7.5UCS的核心技術(shù)之VN-Link
　　7.5.1虛擬網(wǎng)絡(luò)的難題
　　7.5.2Cisco Nexus 1000V的方案
　　7.5.3NIV的方案
　7.6UCS的核心技術(shù)之統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)
　　7.6.1數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀
　　7.6.2統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)簡介
　　7.6.3統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)的基石
　　7.6.4不足之處
　7.7為虛擬化而生
　　7.7.1虛擬化的目標
　　7.7.2服務(wù)器整合
　　7.7.3簡化系統(tǒng)管理
　　7.7.4加速應(yīng)有部署
　7.8云計算的典型公司Salesforce及產(chǎn)品簡介
　　7.8.1Salesforce公司的歷史
　　7.8.2Salesforce Force.com的安全機制
　7.9云計算的服務(wù)模式
　　7.9.1比較
　　7.9.2未來的競爭
　7.10云計算與中國
　　7.10.1現(xiàn)狀
　　7.10.2對未來的期望
　7.11本章小結(jié)
　　習題
第8章物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)
　8.1物聯(lián)網(wǎng)安全
　　8.1.1物聯(lián)網(wǎng)的安全特點
　　8.1.2物聯(lián)網(wǎng)的安全模型
　　8.2RFID的安全管理技術(shù)及手機的安全
　8.2.1RFID安全管理
　　8.2.2手機安全
　8.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全管理技術(shù)
　　8.3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息安全需求和特點
　　8.3.2密鑰管理
　　8.3.3安全路由
　　8.3.4安全聚合
　8.4物聯(lián)網(wǎng)安全問題
　8.5本章小結(jié)
　　習題
第9章物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用
　9.1物聯(lián)網(wǎng)在智能交通方面的應(yīng)用
　9.2停車場管理
　　9.2.1停車場管理概述
　　9.2.2停車場管理系統(tǒng)
　　9.2.3停車場管理系統(tǒng)主要功能模塊的研究
　9.3鐵路車號自動識別系統(tǒng)
　　9.3.1鐵路車號自動識別系統(tǒng)建設(shè)的意義及目標
　　9.3.2鐵路車號自動識別系統(tǒng)的主要構(gòu)成
　　9.3.3鐵路車號自動識別系統(tǒng)的工作原理
　　9.3.4鐵路車號自動識別系統(tǒng)的功能與特點
　　9.3.5經(jīng)濟、社會效益分析
　9.4車輛自動識別管理系統(tǒng)
　　9.4.1車輛自動識別管理系統(tǒng)的組成
　　9.4.2車輛自動識別管理系統(tǒng)的功能與特點
　　9.4.3車輛自動識別管理系統(tǒng)的應(yīng)用與特點
　9.5物聯(lián)網(wǎng)在物流業(yè)的應(yīng)用
　　9.5.1應(yīng)用概述
　　9.5.2藥品食品的安全管理
　　9.5.3電子商務(wù)物流
　9.6物聯(lián)網(wǎng)在其他方面的應(yīng)用
　9.7物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用前景
　9.8本章小結(jié)
　　習題
第10章物聯(lián)網(wǎng)實驗
　10.1物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺概述
　　10.1.1實驗平臺的組成
　　10.1.2TinyOS的安裝和使用
　10.2信道設(shè)置實驗
　　10.2.1實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容
　　10.2.2實驗原理
　　10.2.3實驗步驟
　　10.2.4數(shù)據(jù)分析和結(jié)論
　　0.3點對點射頻通信實驗
　　10.3.1實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容
　　10.3.2實驗原理
　　10.3.3實驗步驟
　　10.3.4數(shù)據(jù)分析和結(jié)論
　10.4無線射頻廣播實驗
　　10.4.1實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容
　　10.4.2實驗原理
　　10.4.3實驗步驟
　　10.4.4數(shù)據(jù)分析和結(jié)論
　10.5TinyOS實例化接口實驗
　　10.5.1實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容
　　10.5.2實驗原理
　　10.5.3實驗步驟
　　10.5.4數(shù)據(jù)分析和結(jié)論
　10.6ADC采樣實驗
　　10.6.1實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容
　　10.6.2實驗原理
　　10.6.3實驗步驟
　　10.6.4數(shù)據(jù)分析和結(jié)論
　10.7物聯(lián)網(wǎng)智能家庭實景系統(tǒng)
　　10.7.1物聯(lián)網(wǎng)智能家庭實景實訓系統(tǒng)
　　10.7.2家庭室內(nèi)監(jiān)控部分
　　10.7.3智能家庭控制軟件
　　10.7.4家庭內(nèi)電器智能化控制
　　10.7.5智能家庭實景系統(tǒng)實訓方案
　10.8本章小結(jié)
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：4）傳感器網(wǎng)絡(luò)無線通信模塊協(xié)議標準。在協(xié)議標準方面，目前傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊設(shè)計有兩個可用標準：IEEE802.15.4和IEEE802.15.3 a。IEEE802.153a標準的提交者把超寬帶（UWB）作為一個可行的高速率WPAN的物理層選擇方案，傳感器網(wǎng)絡(luò)正是其潛在的應(yīng)用對象之一。（4）電源模塊設(shè)計電源模塊是任何電子系統(tǒng)的必備基礎(chǔ)模塊。對傳感器節(jié)點來說，電源模塊直接關(guān)系到傳感器節(jié)點的壽命、成本、體積和設(shè)計復雜度。如果能夠采用大容量電源，那么網(wǎng)絡(luò)各層通信協(xié)議的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)功率管理等方面的指標都可以降低，從而降低設(shè)計難度。容量的擴大通常意味著體積和成本的增加，因此電源模塊設(shè)計中必須首先合理選擇電源種類。市電是最便宜的電源，不需要更換電池，而且不必擔心電源耗盡。但市電的應(yīng)用，一方面，因受到供電電纜的限制而削弱了無線節(jié)點的移動性和使用范圍，另一方面，用于電源電壓轉(zhuǎn)換電路需要額外增加成本，不利于降低節(jié)點造價。但是對于一些市電使用方便的場合，比如電燈控制系統(tǒng)等，仍可以考慮使用市電供電。電池供電是目前最常見的傳感器節(jié)點供電方式。原電池（如AAA電池）以其成本低廉、能量密度高、標準化程度高、易于購買等特點而備受青睞。雖然使用可充電的蓄電池似乎比使用原電池好，但與原電池相比蓄電池也有很多缺點，例如它的能量密度有限。蓄電池的重量能量密度和體積能量密度遠低于原電池，這就意味著要想達到同樣的容量要求，蓄電池的尺寸和重量都要大一些。此外與原電池相比，蓄電池自放電更嚴重，這就限制了它的存放時間和在低負載條件下的服務(wù)壽命。另外，考慮到傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，蓄電池的維護成本也不可忽略。盡管有這些缺點，蓄電池仍然有很多可取之處。蓄電池的內(nèi)阻通常比原電池要低，這在要求峰值電流較高的應(yīng)用中是很有好處的。在某些情況下，傳感器節(jié)點可以直接從外界的環(huán)境中獲取足夠的能量，包括通過光電效應(yīng)、機械振動等不同方式獲取能量。如果設(shè)計合理，采用能量收集技術(shù)的節(jié)點尺寸可以做得很小，因為它們不需要隨身攜帶電池。最常見的能量收集技術(shù)包括太陽能、風能、熱能、電磁能、機械能的收集等。例如，利用袖珍化的壓電發(fā)生器收集機械能，利用光敏器件收集太陽能，利用微型熱電發(fā)電機收集熱能等。另外，Bond等人還研究了采用微生物電池作為電源的方法，這種方法安全、環(huán)保，而且可以無限期利用。節(jié)點所需的電壓通常不止一種。這是因為：模擬電路與數(shù)字電路所要求的最優(yōu)供電電壓不同，非易失性存儲器和壓電換能器及其他的用戶界面需要使用較高的電源電壓。任何電壓轉(zhuǎn)換電路都會有固定開銷（消耗在轉(zhuǎn)換電路本身而不是在負載上），對于占空比非常低的傳感器節(jié)點，這種開銷占總功耗的比例可能是非常大的。（5）外圍模塊設(shè)計傳感器節(jié)點的主要外圍模塊包括看門狗電路、I/O電路、低電量檢測電路等。1）看門狗（WatchDog）?？撮T狗是一種增強系統(tǒng)魯棒性的重要措施，它能夠有效地防止系統(tǒng)進入死循環(huán)或者程序跑飛。傳感器節(jié)點工作環(huán)境復雜多變，可能由于干擾造成系統(tǒng)軟件運行混亂。例如，在因干擾造成程序計數(shù)器計數(shù)值出錯時，系統(tǒng)會訪問非法區(qū)域而跑飛?？撮T狗的工作原理是：在系統(tǒng)運行以后啟動看門狗的計數(shù)器，看門狗開始自動計數(shù)。到了指定的時間后，看門狗如果仍沒有被置位，那么看門狗計數(shù)器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復位，恢復正常程序流程。

編輯推薦

《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用》是普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材之一。

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