《物联网技术及套用教程》追蹤物联网领域的最新技术发展方向与行业套用案例，以数据流动为主线，分感知、网路、套用三层讲述物联网的概念与体系结构。感知层的功能是数据的採集与物体的识别，着重讲述自动识别技术、定位技术、智慧型嵌入技术、感测器及组网技术；网路层的功能是数据的可靠传输与智慧型处理，重点讲述各种网路接入技术，特别是无线接入技术，同时讲述物联网网路服务与海量数据存储与处理技术；套用层的功能是数据的行业套用，重点讲述不同的物联网技术在不同行业的具体套用方案。

《物联网技术及套用教程》可作为物联网专业、网路工程专业大学本科教材，也可以作为高职院校、培训机构的物联网专业培训教材，另外对从事物联网、计算机网路的工程技术人员也有一定的学习和参考价值。

第1章 绪论 1

1.1 物联网的起源与发展 2

1.1.1 美国“智慧地球”战略 3

1.1.2 中国“感知中国”计画 3

1.1.3 日本及欧盟发展计画 4

1.2 物联网的基本概念 5

1.2.1 物联网的定义 5

1.2.2 物联网的特徵 6

1.2.3 物联网与各种网路的关係 7

1.3 物联网的体系结构 9

1.3.1 感知层 13

1.3.2 网路层 13

1.3.3 套用层 14

1.4 物联网的支撑技术 15

1.4.1 感知层的支撑技术 15

1.4.2 网路层的支撑技术 17

1.4.3 套用层的支撑技术 18

1.5 物联网套用案例 19

1.5.1 精细农牧业 19

1.5.2 智慧型电网 20

1.5.3 智慧型交通 20

1.5.4 智慧物流 20

1.5.5 智慧型家居 21

1.5.6 智慧医疗 21

1.5.7 智慧型安防 21

小结 21

习题 22

实践——调研物联网套用案例 22

第2章 自动识别技术 23

2.1 自动识别技术概述 24

2.1.1 自动识别技术的概念 24

2.1.2 自动识别技术的分类 24

2.1.3 自动识别系统的构成 25

2.2 物品信息编码及识别技术 26

2.2.1 物品信息编码发展简史 26

2.2.2 条码技术概述 27

2.2.3 条码识别系统处理流程 32

2.3 射频识别 36

2.3.1 RFID系统工作原理 36

2.3.2 RFID系统分类 39

2.3.3 RFID系统组成 42

2.3.4 RFID系统的防碰撞机制及防冲突算法 48

2.3.5 RFID套用前景 50

2.4 卡识别 51

2.4.1 磁卡识别技术 51

2.4.2 IC卡识别技术 52

2.5 语音识别 53

2.5.1 语音识别系统分类 54

2.5.2 语音识别工作原理 54

2.6 光学字元识别 56

2.7 生物识别 57

小结 58

习题 59

实践——调研RFID及生物识别技术 59

第3章 感测器与无线感测网 61

3.1 感测器概述 62

3.1.1 感测器的定义 62

3.1.2 感测器的构成 63

3.1.3 感测器的特性 63

3.1.4 感测器的种类 65

3.1.5 感测器产业的发展 67

3.2 常用感测器 69

3.2.1 温度感测器 69

3.2.2 湿度感测器 71

3.2.3 气敏感测器 73

3.2.4 应变片式感测器 74

3.2.5 霍尔感测器 76

3.2.6 超音波感测器 77

3.3 新型感测器 78

3.3.1 多功能感测器 79

3.3.2 MEMS感测器 80

3.3.3 智慧型感测器 83

3.4 感测器的套用 87

3.4.1 感测器套用现状 87

3.4.2 感测器套用案例 88

3.5 无线感测网概述 90

3.5.1 无线感测网的组成 91

3.5.2 无线感测网的体系结构 93

3.5.3 无线感测网的特徵 94

3.5.4 无线感测网的接入 96

3.6 无线感测网的通信协定 97

3.6.1 MAC协定 97

3.6.2 路由协定 100

3.6.3 传输协定 104

3.7 无线感测网的组网技术 105

3.7.1 无线感测网的组网模式 105

3.7.2 ZigBee概述 105

3.7.3 ZigBee协定的特点 106

3.7.4 ZigBee协定的设备和结构 107

3.7.5 ZigBee协定栈 108

3.7.6 6LoWPAN 111

3.8 无线感测网的关键技术 114

3.8.1 拓扑控制 114

3.8.2 时间同步 115

3.8.3 数据融合 117

3.9 无线感测网的套用 120

小结 121

习题 121

实践——调研高铁使用的物联网技术 122

第4章 定位技术 125

4.1 定位技术概述 126

4.1.1 定位技术的早期发展 126

4.1.2 定位的性能指标 127

4.1.3 定位技术的分类 127

4.1.4 定位技术与物联网 128

4.2 全球导航卫星系统 128

4.2.1 美国GPS 128

4.2.2 俄罗斯GLONASS 133

4.2.3 中国BDS 134

4.2.4 欧洲GALILEO 135

4.3 基于网路的定位技术 137

4.3.1 基于移动通信网路的定位 137

4.3.2 基于无线区域网路的定位 140

4.4 感知定位技术 142

4.4.1 蓝牙定位技术 142

4.4.2 基于ZigBee的定位技术 143

4.4.3 基于RFID的定位技术 143

4.4.4 基于红外的定位技术 144

4.4.5 超音波定位技术 144

4.4.6 超宽频定位技术 145

4.5 混合定位 145

4.5.1 A-GPS 145

4.5.2 GPSOne 147

4.6 基于位置的服务 147

4.6.1 LBS发展历程 148

4.6.2 LBS系统构成 149

4.6.3 LBS核心技术 150

4.6.4 LBS服务模式 151

4.6.5 LBS套用案例——AR 153

小结 154

习题 154

实践——调研物联网定位技术套用案例 155

第5章 智慧型嵌入技术 157

5.1 嵌入式系统概述 158

5.1.1 基本概念 158

5.1.2 基本特点 158

5.1.3 发展过程 159

5.2 嵌入式系统的结构 159

5.2.1 硬体层 160

5.2.2 硬体抽象层 160

5.2.3 系统软体层 161

5.2.4 套用软体层 161

5.3 嵌入式微处理器的分类 161

5.3.1 嵌入式微控制器 162

5.3.2 嵌入式数位讯号处理器 162

5.3.3 嵌入式微处理单元 163

5.3.4 片上系统 163

5.4 嵌入式作业系统 164

5.4.1 嵌入式作业系统概述 164

5.4.2 嵌入式作业系统的发展 165

5.4.3 典型的嵌入式作业系统 166

5.5 智慧型嵌入技术的套用 171

5.5.1 工业自动化 171

5.5.2 商业套用 171

5.5.3 网路设备 171

5.5.4 智慧型家居 172

5.5.5 机器人 173

5.6 智慧型嵌入技术的发展趋势 173

小结 174

习题 174

实践——配置Android系统集成开发环境 174

第6章 通信网路技术 175

6.1 有线接入技术 177

6.1.1 Ethernet接入技术 177

6.1.2 ADSL接入技术 178

6.1.3 HFC接入技术 179

6.1.4 光纤接入技术 179

6.1.5 电力线接入技术 180

6.2 无线接入技术 181

6.2.1 Wi-Fi技术(IEEE 802.11) 182

6.2.2 Blue-Tooth技术(IEEE 802.15.1) 185

6.2.3 UWB技术(IEEE 802.15.3) 187

6.2.4 ZigBee技术(IEEE 802.15.4) 189

6.2.5 红外通信技术(IrDA) 189

6.2.6 IEEE 802.16(Wi-Max) 191

6.2.7 IEEE 802.20(MBWA) 192

6.3 移动通信网路 192

6.3.1 1G——第一代移动通信技术 192

6.3.2 2G——第二代移动通信技术 193

6.3.3 3G——第三代移动通信技术 196

6.3.4 4G——第四代移动通信技术 198

6.3.5 5G——第五代移动通信技术 201

6.4 核心网 202

6.4.1 核心传输网路 202

6.4.2 核心交换网路 204

小结 205

习题 205

实践——调研智慧型电网所用到的通信技术 205

第7章 物联网网路服务 207

7.1 物联网网路服务概述 208

7.2 物联网名称解析服务 211

7.2.1 物联网名称解析服务的工作原理 211

7.2.2 ONS结构与服务方式 213

7.2.3 ONS工作流程 215

7.3 物联网信息发布服务 218

7.3.1 物联网信息发布服务的工作原理 218

7.3.2 EPCIS的功能与作用 219

7.3.3 EPCIS系统设计 221

7.4 实体标记语言PML 223

7.4.1 PML概述 223

7.4.2 PML核心思想 224

7.4.3 PML的组成与设计方法 226

7.4.4 PML设计举例 228

小结 229

习题 229

实践——ISO、EPC Global及UID三大RFID标準体系 229

第8章 海量数据存储与处理技术 231

8.1 物联网数据处理技术概述 232

8.1.1 物联网数据的特点 232

8.1.2 物联网数据处理关键技术 233

8.2 海量数据存储技术 234

8.2.1 海量数据存储需求 234

8.2.2 数据存储分类 235

8.2.3 数据存储技术的发展演变 236

8.3 云计算与物联网 239

8.3.1 伺服器技术的发展 239

8.3.2 数据中心的基本概念 241

8.3.3 云计算的基本概念 243

8.3.4 云计算系统的组成 245

8.3.5 云计算与物联网的关係 248

8.3.6 云计算在物联网中的套用 249

8.4 数据融合技术 253

8.4.1 无线感测器网路数据融合技术 253

8.4.2 数据融合的分类 254

8.5 普适计算与物联网 256

8.5.1 普适计算技术的特徵 257

8.5.2 普适计算的系统组成 258

8.5.3 普适计算的体系结构 258

8.6 人工智慧与物联网 259

小结 260

习题 260

实践——调研云计算服务方案 260

第9章 物联网套用 263

9.1 智慧型工业 264

9.1.1 智慧型工业的概念 264

9.1.2 智慧型工业的套用领域 264

9.1.3 物联网与工业自动化 265

9.1.4 智慧型化的製造技术 265

9.1.5 智慧型工业的关键技术 267

9.2 智慧农业 268

9.2.1 智慧农业的概念 268

9.2.2 智慧农业的关键技术 268

9.2.3 智慧农业技术方案 270

9.2.4 智慧农业发展与套用实例 271

9.3 智慧型物流 273

9.3.1 智慧型物流的概念 273

9.3.2 智慧型物流的主要技术 273

9.3.3 物联网对物流的影响 275

9.3.4 智慧型物流的发展方向 277

小结 280

习题 280

实践——精细农业智慧型大棚系统设计 280

第10章 物联网安全技术 283

10.1 物联网的安全架构 284

10.1.1 物联网面临的安全风险 284

10.1.2 物联网系统安全架构的特点 286

10.1.3 物联网系统安全架构的组成 286

10.2 物联网的安全威胁 287

10.2.1 感知层安全 288

10.2.2 网路层安全 293

10.2.3 套用层安全 296

10.3 物联网安全关键技术 297

10.3.1 密钥管理技术 297

10.3.2 身份认证技术 299

10.3.3 访问控制技术 300

小结 301

习题 301

实践——调研物联网安全威胁 301

参考文献 302