物联网技术导论

**篇 概 述 第1章 物联网概述 2 1.1 物联网的发展与趋势 2 1.1.1 什么是物联网 2 1.1.2 物联网概念的起源 2 1.1.3 国内外发展概况 3 1.2 物联网的技术特征 7 1.2.1 物联网的定义 7 1.2.2 物联网主要技术特征 8 1.2.3 关键技术领域 8 1.3 物联网与未来社会 9 1.3.1 智能工业 10 1.3.2 智能农业 10 1.3.3 智能物流 11 1.3.4 智能交通 11 1.3.5 智能电网 11 1.3.6 智能环保 12 1.3.7 智能安防 12 1.3.8 智能医疗 12 1.3.9 智能家居 12 习题 13 第2章 物联网体系结构 14 2.1 物联网体系结构的层次模型 14 2.1.1 三层模型 14 2.1.2 六层模型 15 2.1.3 四层模型 16 2.2 体系结构的层次 17 2.2.1 感知控制层 17 2.2.2 网络互联层 17 2.2.3 支撑服务层 18 2.2.4 综合应用层 18 2.3 关键技术 19 2.3.1 感知控制层关键技术 19 2.3.2 网络互联层关键技术 19 2.3.3 支撑服务层关键技术 20 2.3.4 综合应用层关键技术 20 习题 20 第二篇 感知控制层 第3章 自动识别技术 22 3.1 自动识别技术概述 22 3.1.1 自动识别技术的概念 22 3.1.2 自动识别技术的分类 22 3.2 常见自动识别技术 22 3.2.1 条形码与二维码识别技术 22 3.2.2 卡识别技术 24 3.2.3 光学字符识别技术 25 3.2.4 语音识别技术 25 3.2.5 生物识别技术 26 3.2.6 射频识别技术 27 3.3 条形码识别技术 28 3.3.1 条形码的组成结构 28 3.3.2 二维码识别技术 30 3.4 RFID技术 31 3.4.1 RFID技术原理 31 3.4.2 RFID系统概述 31 3.4.3 RFID与物联网 33 习题 34 第4章 传感器网络 35 4.1 传感器概述 35 4.1.1 传感器定义与构成 35 4.1.2 传感器的性能指标 35 4.1.3 传感器技术发展趋势 36 4.2 传感器分类 37 4.2.1 物理传感器 37 4.2.2 化学传感器 40 4.2.3 生物传感器 41 4.2.4 新型智能传感器 42 4.3 无线传感网 43 4.3.1 无线传感网概述 43 4.3.2 无线传感网的通信协议 44 4.3.3 无线传感网的特点和结构 45 4.3.4 无线传感网组网技术 47 习题 48 第5章 嵌入式系统与智能硬件 49 5.1 嵌入式系统 49 5.1.1 嵌入式系统概述 49 5.1.2 嵌入式系统的结构 50 5.1.3 嵌入式操作系统 52 5.2 物联网智能硬件 58 5.2.1 智能硬件概念 58 5.2.2 智能硬件平台 59 5.2.3 智能硬件的人机交互技术 61 习题 68 第6章 定位技术与位置服务 69 6.1 定位技术概述 69 6.1.1 定位技术分类与性能 69 6.1.2 定位技术与物联网 70 6.2 定位技术 70 6.2.1 卫星导航系统定位技术 70 6.2.2 移动通信定位技术 73 6.2.3 基于蓝牙的定位技术 73 6.2.4 基于RFID的定位技术 74 6.2.5 基于Wi-Fi的定位技术 74 6.2.6 超宽带定位技术 74 6.2.7 混合定位技术 74 6.3 位置服务 75 6.3.1 位置服务概述 75 6.3.2 地理信息系统 75 6.3.3 高精度地图 77 习题 78 第三篇 网络互联层 第7章 物联网接入技术 80 7.1 有线接入技术 80 7.1.1 以太网接入 80 7.1.2 光纤接入 81 7.1.3 电力线接入 82 7.1.4 光纤同轴电缆混合接入 82 7.1.5 非对称数字用户线接入 83 7.2 无线接入技术 84 7.2.1 Wi-Fi接入技术 84 7.2.2 蓝牙技术 87 7.2.3 ZigBee技术 89 7.2.4 超宽带通信技术 93 7.2.5 6LoWPAN技术 95 7.2.6 NFC技术 98 7.2.7 NB-IoT技术 99 习题 102 第8章 移动通信网络 103 8.1 3G/4G/5G移动通信技术 103 8.1.1 移动通信技术的发展 103 8.1.2 5G与物联网 107 8.2 M2M和D2D技术 108 习题 110 第9章 计算机网络技术 111 9.1 计算机网络概述 111 9.1.1 计算机网络发展历史 111 9.1.2 计算机网络的体系结构 112 9.2 互联网与TCP/IP协议族 115 9.2.1 互联网基础 115 9.2.2 IPv4与IPv6协议 116 9.2.3 TCP与UDP协议 117 9.2.4 路由器与交换机 119 9.3 互联网与物联网的关系 121 习题 122 第四篇 支撑服务层 第10章 物联网的计算模式 124 10.1 云计算 124 10.1.1 云计算概述 124 10.1.2 云计算与物联网 126 10.2 雾计算 127 10.2.1 雾计算概述 127 10.2.2 雾计算与物联网 129 10.3 边缘计算 129 10.3.1 边缘计算概述 129 10.3.2 边缘计算与物联网 130 习题 131 第11章 智能数据处理技术 132 11.1 物联网大数据 132 11.1.1 物联网大数据的特点 132 11.1.2 物联网数据的存储 136 11.1.3 数据挖掘 137 11.1.4 智能决策与智能控制 140 11.2 物联网与人工智能 141 11.2.1 自然交互技术与物联网 141 11.2.2 机器学习与物联网 145 11.2.3 自动驾驶技术与物联网 147 习题 149 第12章 信息安全技术 150 12.1 信息安全基础 150 12.1.1 网络空间安全概念 150 12.1.2 《国家网络空间安全战略》的 主要内容 150 12.1.3 网络空间安全的理论体系 153 12.2 OSI安全体系结构 155 12.2.1 OSI安全体系结构的 基本概念 155 12.2.2 网络安全模型和网络安全 156 12.2.3 用户对网络安全的需求 158 12.3 物联网设备的安全设计 158 12.3.1 物联网安全开发面临的挑战 158 12.3.2 安全设计的目标 160 12.4 网络信息安全应用举例 162 12.4.1 信息物理安全在物联网中的 应用 163 12.4.2 信息安全在物流领域的 应用和实现 164 习题 166 第五篇 综合应用层 第13章 物联网应用与案例 168 13.1 智能家居应用 168 13.1.1 智能家居应用概述 168 13.1.2 智能家居应用案例 168 13.2 智能工业应用 171 13.2.1 智能工业应用概述 171 13.2.2 智能工业应用案例 171 13.3 智能农业应用 174 13.3.1 智能农业应用概述 174 13.3.2 智能农业应用案例 176 13.4 智能交通应用 179 13.4.1 智能交通应用概述 179 13.4.2 智能交通应用案例 181 13.5 智能医疗应用 183 13.5.1 智能医疗应用概述 183 13.5.2 智能医疗应用案例 184 13.6 智能物流应用 186 13.6.1 智能物流应用概述 186 13.6.2 智能物流应用案例 187 习题 189 参考文献 190