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第一章物联网定义（）物联网是通过各种信息传感设备及系统（传感网、射频识别系统、红外IOT感应器、激光扫描器等）、条码与二维码、全球定位系统，按约定的通信协议，将物与物、人与物、人与人连接起来，通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络物联网的基本属性
①全面感知利用RFID、传感器、二维码等智能感知设施，可随时随地感知、获取物体的信息；
②可靠传输通过各种信息网络与计算机网络的融合，将物体的信息实时准确地传送到目的地；
③智能处理利用数据融合及处理、云计算等各种计算技术,对海量的分布式数据信息进行分析、融合和处理，向用户提供信息服务；
④自动控制利用模糊识别等智能控制技术对物体实施智能化控制和利用物联网的体系结构物联网自主体系结构由数据面、控制面、知识面和管理面4个面组成数据面主要用于数据分组的传送控制面通过向数据面发送配置信息，优化数据面的吞吐量,提高可靠性知识面是最重要的一个面，它提供整个网络信息的完整视图，并且提炼成为网络系统的知识，用于指导控制面的适应性控制管理面用于协调数据面、控制面和知识面的交互，提供物联网的自主能力物联网是以数据为中心的面向应用的网络，主要完成信息感知、数据处理、数据回传，以及决策支持等功能物联网系统基本组成物联网硬件平台组成1）感知节电2）末梢网络3）核心承载网4）信息服务系统硬件设施物联网软件平台组成1）数据感知系统软件2）物联网中间件系统软件3）网络操作系统4）物联网信息管理系统物联网关键技术节点感知技术1）电子标签2）新型传感器3）智能化传感网节点技术节点组网及通信网络技术1）传感网技术（传感网体系结构及底层协议、协同感知技术、对传感网自身的监测与自组织、传感网安全、Zigbee技术）2）核心承载网通信技术3）互联网技术数据融合与智能技术1）数据融合与处理2）海量数据智能分析与控制云计算第二章射频识别定义射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号及其空间耦合的传输特性，实现对静止或移动物品的自动识别RFID技术的主要特点是通过电磁耦合方式来传送识别信息，不受空间限制，可快速地进行物体跟踪和数据交换数据的读写功能、电子标签的小型化和多样化、耐环境性、可重复使用、穿透性、数据的记忆容量大、系统安全性RFID是由边沿系统和软件系统两部分组成，其中边沿系统由应答器（电子标签）、读写器和高层软件系统组成RFID软件系统由前端软件和后端软件以及中间件组成第三章传感器定义:传感器是一种能把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、纪律、显示和控制等要求传感器是一种能够感觉外界信息并按一定规律将其转换成可用输出信号的器件或装置一般由敏感元件、转换元件和变换电路三部分组成，有时还要加上辅助电源传感器分类按被测量分类:被测量的类型主要有
①机械量，如位移、力、速度、加速度等；
②热工量，如温度、热量、流量（速）、压力（差）、液位等；
③物性参量，如浓度、粘度、比重、酸碱度等；
④状态参量，如裂纹、缺陷、泄露、磨损等按传感器的工作原理可分为电阻式、电感式、电容式、压电式、光电式、磁电式、光纤、激光、超声波等传感器按信号变换特征分类1）结构型主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换2）物性型利用敏感元件材料本身物理属性的变化来实现信号的变换按能量关系分类1）能量转换型传感器直接由被测对象输入能量使其工作2）能量控制型传感器从外部获得能量使其工作，由被测量的变化控制外部供给能量的变化根据传感器对信号的检测转换过程，分为直接转换型、间接转换型按测量原理分类电阻式、电感式、电容式、压电式、光电式、磁电、光纤、激光、超声波等传感器按工作原理分类1）电学式传感器（电阻式、电容式、电感式、磁电式及电涡流式）2）磁学式传感器3）光电式传感器4）电势型传感器5）电荷传感器6）半导体传感器7）谐振式传感器8）电化学式传感器电阻式传感器是一种把被测参量转换为电阻变化的传感器常用的电阻式传感器有电位器式、电阻应变式、热敏效应式等类型的电阻传感器压电式传感器是以具有压电效应的元件作为转换元件的有源传感器，它既可以把机械能转化为电能，也可以把电能转化为机械能这样的特性使其可用于跟力有关的物理量的测量，如力、压力、加速度、机械冲击和振动等，也可用于超声波的发射与接受装置磁电式传感器是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、速度等）转换成电信号的一种传感器，也称为电磁感应传感器光纤传感器（FOS）是基于光导纤维的新型传感器光纤技术主要用于光纤通信、直接信息交换、把待测的量和光纤内的导光联系起来，形成光纤传感器光纤传感器目前已经广泛应用于磁、声、压力、温度、加速度、位移、液面、转矩、光声、电流和应变等物理量的测量传感器发展趋势1）将采用系列高新技术设计开发新型传感器2）微型化与微功耗3）集成化与多功能化4）智能化5）数字化6）网络化传感器的结构形式1）选择固定信号方式的传感器直接结构2）选择补偿信号方式的传感器补偿结构3）选择差动式信号方式的传感器差动结构4）选择平均信号方式的传感器平均结构5）选择平衡信号方式的传感器闭环结构第四章无线通信定义:无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式无线通信技术1）数字化技术2）移动性和个人花3）分区制、越区切换和频率复用技术4）点对点通信及点对多点通信技术无线通信网络模型1）移动自组织网络2）蜂窝网络3）包括Zigbee、WiFi在内的许多短距离无线通信网无线通信网分类按照距离划分为无线个域网、无线局域网、无线城域网和无线广域网发展移动宽带化、核心网络综合化，接入网络多样化、个人化和IP化常用网络协议IEEE
802.
15.4无线个域网（WPAN）RFID、ZigBee、蓝牙、UWBIEEE
802.il无线局域网（WLAN）WiFiIEEE
802.16无线城域网（WMAN）WiMAXIEEE
802.20无线广域网（WWAN）3G、TD-SCDMA、GPS、GPRS、MBWA三网融合电信网、广播电视网和互联网的相互渗透、相互兼容、并逐步整合成为统一的信息网络协议体系包含网络层、应用汇聚层和层应用标准ZigBeeIWJ网络层负责拓扑结构的建立和维护网络连接，它独立处理传入数据请求、关联、解除关联业务，包含寻址、路由和安全等网络层包括逻辑链路控制子层应用层包括应用汇聚层、ZigBee设备配置和用户应用程序应用层提供高级协议管理功能高层应用负责向用户提供简单的应用软件接口（API）,包括应用子层支持（APS）ZigBee设备对象（ZDO）等，实现对应用层设备的管理ZigBee网络系统特点1）低功耗2）低成本3）时延短4）传输范围小5）数据传输速率低6）数据传输可靠Zi^Bee网络拓扑结构星状（Star）、网状（Mesh）、混合蓝牙工作频率为
2.4GHz,有效范围半径大约在10m,以约1Mb s的速率互相传递数据蓝牙技术体系结构中协议分为底层协议、中间协议和选用协议超宽带技术主要形式是超短基带脉冲，宽度在
0.l-20ns,脉冲间隔为2-5000ns,频谱为50MHz-10GHz,频带大于100%中心频率，典型点空比为
0.1%UWB特点超宽频带和极低功率谱密度UWB关键技术1）冲信号产生2）信号的调制3）信号的接收无线局域网的MAC协议中SIFS、PIFS和DIFS作用为避免冲突、IEEE
802.il规定3种不同帧间间隔（IFS）SIFS短IFS,典型值IOPS；PIFS点协调功能IFS,在PCF方式中轮询时使用；DIFS分布协调功能IFS,典型值50us,主要用于DCF方式IEEE
802.11MAC协议使用CSMA CA,其基本思想发送端激发接收端，使其发送一个短帧，接收端周围的节点会侦听到这个短帧，从而使得它们在接收端有数据帧到来期间不会发送自己的帧WLAN构建组网模式无固定基站、有固定基站传输介质红外线IR、无线电波RF Ad Hoc网络一个独立的自治系统或对互联网的多跳无线扩展特点无中心节点、自组织、动态网络拓扑、多跳路由第五章传感网定义WSN传感网是由若干具有无线通信和计算能力的感知节点，以网络为信息传递载体，实现对物理世界的全面感知而构成的自组织分布式网络传感网是由大量部署在工作区域内的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式构成的，能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统美国军方对传感网的表述:传感网是由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络ITU-T对传感网给出的定义泛在传感器网络是由只能传感器节点组成的网络，以“任何地点、任何人、任何物”的形式被部署GJ信息技术标准化技术委员会对传感网的定义传感器网络是以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务，以网络为信息传递载体，实现物与物、物与人之间的信息交互,提供信息服务的智能网络信息系统传感网包含有传感器、感知对象和观察者个基本要素3典型传感网由分布式传感器节点、汇聚节点、互联网和远程用户管理节点组成传感网特点
（1）传感网节点数目大，密度高，采用空间位置寻址
（2）传感器节点的能量、计算能力和存储容量有限
（3）传感网的拓扑结构易变化具有自组织能力
（4）传感网具有自动管理和高度协作性
（5）传感器节点具有数据融合能力
（6）传感网是以数据为中心的网络
（7）传感网存在诸多安全威胁
（8）传感网与现有无限网络具有明显区别传感网与无线Mesh网络相比，传感网的业务量较小，而无线Mesh网络业务量较大，主要是互联网业务（包括多媒体业务）；传感网移动性较强，因而能源问题是传感网的主要问题，而无线Mesh网络是固定的，即使移动，其移动性也很小，所以可以直接由电网供电,其节点能量不受限制传感网与传统Ad Hoc网络区别1）在网络规模方面，传感网包含节点数量比Ad Hoc网络大几个数量级；2）在分布密度方面，传感网节点的分布密度很大；3）由于能量限制和环境因素，传感网节点易损坏、易出故障；4）由于节点的移动和损坏，传感网的拓扑结构频繁变化；5）在通信方式方面，传感网节点主要使用广播通信，而AdHoc节点采用点对点通信；6）传感网节点能量、计算能力和存储能力受限；7）传感网节点数量多，节点没有统一标识；8）传感网以数据为中心传感网应用军事应用通过飞机或炮弹直接将传感器节点播到敌方阵地内部，就能够非常隐蔽且近距离准确地搜集战场信息，迅速获取有利于作战的信息传感器节点随机分布，即使一部分被敌方破坏,剩余节点仍可自组织地形成网络传感器网络通过分析采集到的数据，实现准确的目标定位,从而为火控和制导系统提供数据环境观测和预报系统利用WSN监测冰河的变化情况，B的在于通过分析冰河环境的变化来推断地球气候的变化传感器网络可用于监视农作物灌溉情况、土壤空气情况、牲畜和家禽的环境状况和大面积的地表监测等，可用于行星探测、气象和地理研究、洪水监测等，还可以通过跟踪鸟类、小型动物和昆虫进行种群复杂度的研究等医疗系统和健康护理监测人体的各种生理数据，跟踪和监控医院内医生和患者的行动，医院的药物管理等在住院病人身上安装特殊用途的传感器节点，如心率和血压监测设备，医生利用传感器网络就可以随时了解被监护病人的病情，发现异常能够迅速抢救将传感器节点按药品种类分别放置，计算机系统即可帮助辨认所开的药品，从而减少病人用错药的可能性智能家居在家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网络与Internet连接在一起，将会为人们提供更加舒适、方便和更具人性化的智能家居环境利用远程监控系统，可完成对家电的远程遥控，例如可以在回家之前半小时打开空调，这样回家的时候就可以直接享受适合的室温,也可以遥控电饭锅、微波炉、电冰箱、电话机、电视机、录像机、电脑等家电，按照自己的意愿完成相应的煮饭、烧菜、查收电话留言、选择录制电视和电台节目以及下载网上资料到电脑中等工作，也可以通过图像传感设备随时监控家庭安全情况建筑物状态监控（structure healthmonitoring,SHM）利用传感器网络来监控建筑物的安全状态由于建筑物不断修补，可能会存在一些安全隐患虽然地壳偶尔的小震动可能不会带来看得见的损坏，但是也许会在支柱上产生潜在的裂缝，这个裂缝可能会在下一次地震中导致建筑物倒塌用传统方法检查，往往要将大楼关闭数月空间探索借助于航天器在外星体撒播一些传感器网络节点，可以对星球表面进行长时间的监测此方式成本低、节点体积小，相互间可以通信，也可以和地面站进行通信传感网通信协议由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成物理层解决简单而又健壮的调制、发送、接受技术问题，包括信道的区分和选择，无线信号的检测、调制解调，信号的发送与接收数据链路层负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制，主要任务是加强物理层传输原始比特的功能，使之对网络显现为一条无差错链路网络层主要负责路由的生成与选择，包括网络互联、拥塞控制等包括基于平面结构的路由协议、基于地理位置的路由协议、分级结构路由协议等传输层负责数据流的传输控制帮助维护传感网应用所需的数据流，提供可靠的、开销合理的数据传输服务应用层协议基于检测任务，包括节点部署、动态管理、信息处理等，因此需开发和使用不同的应用层软件传感网管理技术1）能量管理2）拓扑管理3）QoS服务支持4）网络管理5）网络安全6）移动控制7）远程管理传感网应用支撑技术1）时间同步2）节点定位3）分布式协同应用服务接口4）分布式网络管理接口传感网形态和组网方式集中式、分布式和混合式传感网拓扑结构
1、平面网络结构
2、分级网络结构
3.、混合网络结构
4、Mesh网络结构传感网关键技术
1、网络通信协议及功率控制
2、网络拓扑控制
3、网络安全技术
4、时间同步技术
5、定位技术
6、数据融合与管理
7、嵌入式操作系统第六章数据融合概念利用计算机技术对时序获得的若干感知数据，在一定准则下加以分析、综合，以完成所需决策和评估任务而进行的数据处理过程基本目标通过融合方法对来自不同感知节点、模式、媒质、时间、地点、表现形式的数据进行融合处理，最终得到被感知对象精确、精练的一致性解释与描述JDL给出的定义数据融合是组合数据或信息以估计和预测实体状态的过程Hall和Llinas给出的定义利用多个传感器的联合数据以及关联数据库提供的相关信息，来得到比单个传感器更准确、更详细的推论Dasarathy的表述数据融合是协同利用多源信息（传感器、数据库、人为获取的信息）进行决策和行动的理论、技术和工具，旨在比仅利用单信息源或非协同利用部分多源信息获得更精确和更稳健的性能更简洁的表述数据融合是利用计算机技术对时序获得的若干感知数据，在一定准则下加以分析、综合，以完成所需决策和评估任务而进行的数据处理过程数据融合也可看成是将不同感知节点、不同模式、不同媒质、不同时间、不同表示的数据进行有机结合，最后得到对被感知对象的更精准描述数据融合研究主要内容1）数据对准2）数据相关3）数据识别4）感知数据的不确定性5）不完整、不一致和虚假数据6）数据库7）性能评估作用通过减少数据的传输量，可以起到节能并延长传感网生命周期的作用第七章云计算定义云计算是一种计算模式，它可以把IT资源、数据和应用以服务的方式通过网络提供给用户狭义的云计算指IT基础设施（硬件、平台、软件）的教交付和使用模式，广义的云计算指服务的交付和使用模式，即用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需要的IT基础设施或服务Hewitt云计算主要是将信息永久地存储在云中的服务器上，在使用信息是只是在客户端进行缓存客户端可以是桌面机、笔记本、手持设备等Wang Li-zhe云计算不仅能够向用户提供硬件服务、软件服务、数据资源服务，而且还向用户提供能够配置的平台服务因用户可以按需向计算平台提交自己的硬件配置、软件安装、数据访问需求等Buyya云计算是由一组内部互连的虚拟机组成的并行和分布式计算系统，系统能够根据服务提供商和客户之间协商好的服务等级协议动态提供计算资源UC Berkeley云分公共云（对公众开放）和私有云（业务组织自己使用）在公共云的基础上，云计算系统是指终端用户应用软件通过互联网以服务的形式由SaaS提供商交付，云提供商向SaaS提供商提供数据中心的硬件和软件服务维基百科云计算是一种动态的、易扩展、且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式其主要特点是能够快速部署资源或获得服务，能够按需扩展和使用，能够按使用量付费，并且通过互联网提供服务云计算基本特征1）虚拟化2）高可靠性、可用性和扩展性3）按需服务4）超大规模5）高性价比云计算类型公共云、私有云和混合云（公共云和私有云的混合）云计算的挑战1）标准化问题2）数据安全性问题3）产业链的成熟性问题云计算系统组成1）云客户端2）服务目录3）管理系统和部署工具4）资源监控5）服务器集群云计算系统的服务层次1）硬件即服务2）基础设施即服务3）平台即服务4）软件即服务5）云客户端云计算关键技术1）访问端口2）服务管理3）虚拟化资源（关键技术虚拟化技术,并行编程模式，分布式数据存储和管理技术））物理资源及其管理技术（云计算平台管理技术，4分布式资源管理技术，绿色节能技术）比较成功的云计算应用案例主要有Google的搜索、在线文档Google Docs和基于Web的电子邮件系统Gmail；Microsoft的MSN、Windows Live^Hotmail和最新推出的必应（Bing）搜索；Amazon的弹性计算云（EC2）和简单存储服务（S3）业务第八章物联网规划设计的原则实用性和先进性、安全性、标准化、开放性和可扩展性、可靠性与可用性物联网规划设计的步骤
1、用户需求调查与分析（一般状况调查、性能和功能需求调查、应用和安全需求调查、成本效益评估、书写需求分析报告）
2、网络系统初步设计（确定网络的规模和应用范围、统一建网模式、确定初步方案）
3、物联网系统详细设计（确定网络协议体系结构、设计节点规模、确定网络操作系统、网络设备的选型和配置、综合布线系统设计、确定详细方案）
4、用户和应用系统设计（应用系统设计、计算机系统设计、系统软件的选择、机房环境设计、确定系统集成详细方案）
5、系统测试和试运行物联网系统集成目的用硬件设备和软件系统将网络各部分连接起来，不仅实现网络的物理连接，还要求能实现用户的相应应用需求，也就是应用方案物联网系统集成技术划分为两个域一个是接口域，即路由网关，另一个是物联网的服务域服务域的作用主要是为路由网关提供一个统一访问物联网的界面，简化两者的集成难度，更重要的是，通过服务界面能有效控制和提高物联网的服务质量，保证两者集成后的可用性包括两方面，一，应用优化技术；二，多物联网应用系统的中间件平台技术分为三种类型软件集成、硬件集成和网络系统集成物联网系统集成主要内容1）物联网软硬件产品、技术集成2）物联网应用服务集成设计一个基于ZigBee技术的智能家居网络系统P284。
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