物联网导论 微课版

第 1 章 绪论 1.1 物联网产生的背景 1 1.1.1 信息技术发展的驱动因素 1 1.1.2 传统行业数字化转型与数字经济发展的机遇 3 1.2 物联网形成与发展的主要线索 4 1.2.1 网络视角的物联网形成与发展线索 4 1.2.2 标识视角的物联网形成与发展线索 6 1.2.3 感知视角的物联网形成与发展线索 7 1.2.4 物联网形成与发展的其他线索 8 1.3 物联网的概念与特征 9 1.4 国内外关于物联网的战略计划 10 1.4.1 美国：从“未来之路”到“智慧地球” 10 1.4.2 欧盟：物联网行动计划 11 1.4.3 日韩：“U社会”计划 12 1.4.4 中国：“感知中国”与物联网战略 12 1.5 物联网的经济价值与社会价值 12 拓展阅读：物联网的中国烙印 13 本章小结 14 习题 14 第 2 章 物联网的参考模型与技术体系 2.1 物联网系统的组成 15 2.2 物联网的参考模型 18 2.2.1 ITU-T的物联网参考模型 18 2.2.2 IWF的物联网参考模型 20 2.3 物联网的功能域与技术体系 22 拓展阅读：物联网的“共性平台”与“应用子集” 24 本章小结 25 习题 26 第 3 章 感知 3.1 感知技术概述 27 3.2 感知技术的发展 28 3.2.1 传感器技术 28 3.2.2 传感器的数字化 28 3.2.3 感知技术的泛在互连趋势 29 3.2.4 感知技术的智能融合趋势 30 3.2.5 感知技术的无源绿色趋势 31 3.3 传感器技术及应用 33 3.3.1 传感器的组成与工作原理 33 3.3.2 典型的传感器及应用 33 3.4 无线传感器网络技术及应用 37 3.4.1 无线传感器网络的构成与特征 37 3.4.2 无线传感器网络的组网与网内信息处理技术 39 3.4.3 无线传感器网络的感知覆盖技术 42 3.4.4 无线传感器网络的生命周期延长技术 43 3.4.5 无线传感器网络的应用 44 3.5 案例解析 45 3.5.1 上海浦东国际机场围界监测 46 3.5.2 大鸭岛生态监测 46 3.5.3 矿井安全监测 47 拓展阅读：“绿野千传”——浙江天目山自然保护区的无线传感器网络 48 本章小结 48 习题 49 第 4 章 标识 4.1 标识技术概述 50 4.1.1 物联网标识的概念 50 4.1.2 物联网标识的特征 51 4.1.3 物联网标识的分类 51 4.2 条码技术 53 4.2.1 条码的产生与发展 53 4.2.2 一维条码技术 55 4.2.3 二维条码技术 58 4.2.4 一维条码和二维条码的比较 60 4.3 RFID技术 60 4.3.1 RFID技术的产生与发展 60 4.3.2 RFID系统的组成与工作原理 61 4.3.3 RFID技术的特点与应用 63 4.4 基于特征的标识技术 64 4.4.1 常见的基于特征的标识技术 64 4.4.2 基于特征的标识技术原理 65 4.5 案例解析 66 4.5.1 共享单车的“多”标识 66 4.5.2 自助餐厅中的自动结算 67 拓展阅读：物联网标识的中国创新 67 本章小结 68 习题 69 第 5 章 定位与授时 5.1 物联网定位与授时概述 70 5.1.1 定位与授时的基本要素 70 5.1.2 物联网定位的应用场景 71 5.1.3 物联网授时的应用场景 72 5.1.4 定位与授时的价值 73 5.2 物联网定位的技术原理 73 5.2.1 几何定位 73 5.2.2 特征定位 78 5.2.3 航位推算定位 79 5.3 物联网授时的技术原理 80 5.3.1 单向时间同步 80 5.3.2 双向时间同步 81 5.4 典型的物联网定位与授时系统 81 5.4.1 卫星导航定位与授时系统 81 5.4.2 蜂窝基站定位与授时系统 82 5.4.3 室内定位系统 82 5.4.4 基于网络时间协议的授时系统 83 5.5 案例解析 83 5.5.1 数字牧场与“海上妈祖” 84 5.5.2 基于自动导引车的室内定位 84 5.5.3 能定位的鞋子 85 拓展阅读：“北斗精神”——物联网定位中的中国故事 85 本章小结 86 习题 86 第 6 章 网络 6.1 网络概述 88 6.1.1 网络的基本概念 89 6.1.2 网络的分类 89 6.2 个域网 91 6.2.1 蓝牙技术 91 6.2.2 ZigBee技术 93 6.3 局域网 95 6.3.1 Wi-Fi技术 95 6.3.2 工业总线与工业以太网技术 96 6.4 广域网 97 6.4.1 移动通信网络技术 98 6.4.2 低功率广域网技术 101 6.5 案例解析 103 6.5.1 远程抄表 103 6.5.2 共享单车 104 6.5.3 智能家居 105 拓展阅读：中国速度——从1G陪跑到5G领跑 106 本章小结 107 习题 107 第 7 章 计算 7.1 计算技术概述 109 7.2 物联网中的层级计算 110 7.2.1 端计算 111 7.2.2 边缘计算 112 7.2.3 云计算 113 7.2.4 云边端协同计算 116 7.3 物联网中的人机协同计算 117 7.3.1 人计算与社会计算 118 7.3.2 人机协同计算 119 7.4 案例解析 120 7.4.1 自动驾驶 120 7.4.2 智慧医疗 121 拓展阅读：东数西算——国家数字经济均衡发展 122 本章小结 122 习题 123 第 8 章 大数据与人工智能 8.1 大数据的概念 124 8.2 物联网中的大数据技术 126 8.2.1 数据采集 126 8.2.2 数据存储 128 8.2.3 数据挖掘 130 8.3 人工智能的概念 132 8.4 物联网中的人工智能技术 134 8.4.1 人工神经网络 135 8.4.2 深度学习 139 8.5 案例解析 142 8.5.1 数字观冰 142 8.5.2 智慧交通中的信号灯倒计时 143 拓展阅读：从“中国制造”到“中国智造” 143 本章小结 144 习题 145 第 9 章 安全与隐私保护 9.1 物联网安全与隐私保护概述 147 9.1.1 物联网安全概述 147 9.1.2 隐私保护概述 149 9.2 物联网安全技术 150 9.2.1 设备安全技术 151 9.2.2 信息安全技术 152 9.2.3 应用安全技术 156 9.3 物联网隐私保护技术 158 9.4 案例解析 161 9.4.1 关系生命健康的医疗物联网安全 161 9.4.2 基于位置的服务与位置隐私保护 162 拓展阅读：物联网更应是安全网 162 本章小结 163 习题 164 第 10 章 物联网的应用 10.1 物联网应用概述 165 10.2 智能电网 166 10.2.1 电力系统概述 166 10.2.2 智能电网的提出与发展 168 10.2.3 智能电网中的物联网技术 169 10.2.4 智能电网的未来愿景 171 10.3 智能交通 172 10.3.1 交通技术概述 172 10.3.2 智能交通的提出与发展 173 10.3.3 智能交通中的物联网技术 174 10.3.4 智能交通的未来愿景 177 10.4 智能家居 179 10.4.1 家居概述 179 10.4.2 智能家居的提出与发展 179 10.4.3 智能家居中的物联网技术 180 10.4.4 智能家居的未来愿景 181 拓展阅读：“坚强电网”——中国电力人的奋斗与担当 182 本章小结 182 习题 183 参考文献 185