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................................................................... 9 1.4 物联网研究的主要问题 .......................................................... 9 1.4.1 物联网的政策和法规 ......................................................... 9 1.4.2 技术标准 .......................................................................... 9 1.4.3 管理平台 .......................................................................... 9 1.4.4 后端与云计算 ................................................................. 10 1.4.5 安全体系 ........................................................................ 10 1.4.6 应用开发 ........................................................................ 10 1.5 物联网应用领域 ...................................................................10 1.5.1 城市管理 ........................................................................ 10 1.5.2 数字家庭 ........................................................................ 11 1.5.3 定位导航与卫星定位技术 ................................................. 11 1.5.4 现代物流管理 ................................................................. 11 1.5.5 食品安全控制 ................................................................. 12 1.5.6 零售 .............................................................................. 12 1.5.7 数字医疗 ........................................................................ 12 1.5.8 防入侵系统 .................................................................... 12 1.5.9 智能电网 ........................................................................ 12 1.5.10 环境监测 ...................................................................... 12 本章小结 ................................................................................. 12 思考与练习 .............................................................................. 13 第 2 章　物联网体系结构与标准 .............................................................. 15 2.1 物联网体系结构概述.............................................................16 2.1.1 物联网基本特征 .............................................................. 16 2.1.2 物联网体系结构 .............................................................. 16 2.2 感知层 ................................................................................17 2.2.2 感知层主要技术 .............................................................. 17 2.3 网络层 ................................................................................18 2.3.1 网络层功能 .................................................................... 18 2.3.2 网络层技术 .................................................................... 19 2.4 应用层 ................................................................................19 2.4.1 应用层功能 .................................................................... 19 2.4.2 应用层技术 .................................................................... 20 2.5 物联网标准 .........................................................................20 2.5.1 标准的意义、本质与作用 ................................................. 21 2.5.2 物联网国际标准化组织 .................................................... 21 2.5.3 物联网数据交换标准 ....................................................... 24 2.5.4 物联网标准发展现状 ....................................................... 25 2.5.5 国内物联网标准进展情况 ................................................. 26 2.6 EPC 标准体系 ....................................................................26 2.6.1 EPC 标准体系概述 .......................................................... 26 2.6.2 EPC 编码标准 ................................................................ 26 2.6.3 EPC 对象名称解析服务（ONS） ....................................... 27 2.6.4 EPC 物联网信息服务 EPCIS ............................................ 28 本章小结 ................................................................................. 28 思考与练习 .............................................................................. 29 第 3 章　传感技术概述 ............................................................................. 31 3.1 传感器概述 .........................................................................32 3.1.1 传感器与传感技术 ........................................................... 32 3.1.2 传感器的组成 ................................................................. 32 3.1.3 传感器的分类 ................................................................. 33 3.1.4 传感器的发展趋势 .......................................................... 34 3.2 传感器的基本特性 ................................................................36 3.2.1 传感器的静态特性 .......................................................... 36 3.2.2 传感器的动态特性 .......................................................... 37 3.3 传感器的选型和设计原则 ......................................................37 3.3.1 传感器的选型 ................................................................. 37 3.3.2 传感器的设计原则 .......................................................... 38 3.4 传感技术的硬件和软件平台 ...................................................39 3.4.1 硬件平台 ........................................................................ 39 3.4.2 软件平台 ........................................................................ 40 3.5 无线传感器网络 ...................................................................42 3.5.1 无线传感器网络简介 ....................................................... 42 3.5.2 无线传感器网络的体系结构 ............................................. 43 3.5.3 无线传感器网络的支撑技术 ............................................. 44 3.5.4 无线传感器网络的应用 ................................................... 45 本章小结 ................................................................................. 46 思考与练习 .............................................................................. 47 第 4 章　自动识别技术 ............................................................................. 49 4.1 自动识别技术概述 ................................................................50 4.1.1 基本概念 ........................................................................ 50 4.1.2 技术分类 ........................................................................ 50 4.1.3 应用原理 ........................................................................ 50 4.2 射频识别（RFID）技术 ........................................................51 4.2.1 RFID 电子标签技术 ......................................................... 51 4.2.2 RFID 读写器技术 ............................................................ 52 4.3 磁卡技术 ............................................................................56 4.3.1 磁卡简介 ........................................................................ 56 4.3.2 磁卡分类........................................................................ 57 4.3.3 应用现状 ........................................................................ 57 4.3.4 注意问题 ........................................................................ 57 4.4 IC 卡技术 ............................................................................57 4.4.1 IC 卡简介 ....................................................................... 58 4.4.2 工作原理 ........................................................................ 58 4.4.3 关键技术........................................................................ 58 4.4.4 产品分类 ........................................................................ 59 4.4.5 应用领域 ........................................................................ 60 4.4.6 产品前景 ........................................................................ 60 4.4.7 产品优劣 ........................................................................ 60 4.5 条形码技术 .........................................................................61 4.5.1 一维条形码技术 .............................................................. 61 4.5.2 二维条形码技术 .............................................................. 62 本章小结 ................................................................................. 67 思考与练习 .............................................................................. 68 第 5 章　物联网无线接入技术 .................................................................. 69 5.1 Bluetooth 技术 ....................................................................70 5.1.1 技术概况 ........................................................................ 70 5.1.2 系统构成 ........................................................................ 71 5.1.3 技术原理 ........................................................................ 73 5.1.4 典型应用 ........................................................................ 74 5.2 ZigBee 技术........................................................................76 5.2.1 技术概况 ........................................................................ 76 5.2.2 系统构成 ........................................................................ 76 5.2.3 技术原理........................................................................ 78 5.2.4 产品应用 ........................................................................ 78 5.3 WiFi 技术 ............................................................................80 5.3.1 技术概况 ........................................................................ 81 5.3.2 系统构成 ........................................................................ 81 5.3.3 典型应用 ........................................................................ 82 5.4 NFC 技术 ...........................................................................84 5.4.1 技术概况 ........................................................................ 85 5.4.2 工作模式 ........................................................................ 85 5.4.3 技术应用 ........................................................................ 86 本章小结 ................................................................................. 88 思考与练习 .............................................................................. 88 第 6 章　物联网数据传输技术 .................................................................. 91 6.1 移动通信系统 ......................................................................92 6.1.1 移动通信技术 ................................................................. 92 6.1.2 GSM 系统 ...................................................................... 93 6.1.3 CDMA 系统 .................................................................... 94 6.1.4 GPRS 系统 ..................................................................... 95 6.1.5 3G 通信系统................................................................... 96 6.1.6 LTE 通信系统 ................................................................. 98 6.2 光纤通信系统 ......................................................................99 6.2.1 光纤通信技术 ................................................................. 99 6.2.2 系统构成 ...................................................................... 100 6.2.3 HFC 系统 ..................................................................... 102 6.2.4 WDM 系统 ................................................................... 103 6.3 互联网通信系统 ................................................................. 104 6.3.1 技术概述 ...................................................................... 104 6.3.2 网络组成 ...................................................................... 105 6.3.3 交换技术 ...................................................................... 105 6.3.4 TCPIP ......................................................................... 107 本章小结 ................................................................................110 思考与练习 ............................................................................. 111 第 7 章　定位技术与系统 ........................................................................113 7.1 基本概念 .......................................................................... 114 7.1.1 定位与位置 .................................................................. 114 7.1.2 定位精度 ...................................................................... 114 7.1.3 位置坐标系 .................................................................. 114 7.1.4 位置服务 ...................................................................... 115 7.2 定位参数的测量 ................................................................. 116 7.2.1 信号场强测量 ............................................................... 116 7.2.2 信号传输时延测量 ........................................................ 116 7.2.3 信号传输时延差测量 ..................................................... 116 7.2.4 信号到达方向角测量 ..................................................... 117 7.3 无线定位技术 .................................................................... 117 7.3.1 圆圆定位 ...................................................................... 117 7.3.2 双曲线定位 .................................................................. 118 7.3.3 指纹定位技术 ............................................................... 118 7.4 无线定位系统 .................................................................... 119 7.4.1 卫星定位系统 ............................................................... 119 7.4.2 蜂窝基站定位系统 ........................................................ 125 7.4.3 无线局域网定位系统 ..................................................... 126 7.5 定位技术在物联网系统中的应用........................................... 130 7.5.1 GPS 在物流车辆监控中的应用 ....................................... 130 7.5.2 WiFi 定位系统在矿井行业的应用 .................................... 131 本章小结 ............................................................................... 132 思考与练习 ............................................................................ 132 第 8 章　物联网安全 .............................................................................. 135 8.1 物联网安全性分析 .............................................................. 136 8.2 物联网信息安全基础 .......................................................... 137 8.2.1 物联网信息安全的基本属性 ........................................... 138 8.2.2 物联网信息安全的主要威胁 ........................................... 139 8.2.3 物联网信息安全的安全机制 ........................................... 141 8.3 物联网信息安全体系 .......................................................... 142 8.3.1 物联网安全层次模型及体系结构 ..................................... 142 8.3.2 物联网感知层安全 ........................................................ 142 8.3.3 物联网网络层安全 ........................................................ 144 8.3.4 物联网应用层安全 ........................................................ 146 8.4 物联网认证和加密机制 ....................................................... 146 8.4.1 物联网中的业务认证机制 ............................................... 147 8.4.2 物联网中的加密机制 ..................................................... 147 8.5 物联网感知层数据的完整性和保密性 .................................... 147 8.5.1 数据的完整性 ............................................................... 148 8.5.2 数据的保密性 ............................................................... 148 本章小结 ............................................................................... 148 思考与练习 ............................................................................ 148 第 9 章　物联网设计 .............................................................................. 149 9.1 物联网组网规划 .................................................................. 149 9.1.1 组网技术概述 ............................................................... 150 9.1.2 组网规划原则 .............................................................. 151 9.1.3 系统设计步骤 ............................................................... 152 9.2 物联网系统设计 ................................................................. 153 9.2.1 应用背景与需求分析 ..................................................... 1154 9.2.2 系统架构与分层设计 .................................................... 156 9.2.3 设备选型与信息处理 ..................................................... 160 9.3 物联网互连技术 ................................................................. 162 9.3.1 传感器通用接口 ............................................................ 163 9.3.2 物联网网关设备 ............................................................ 167 9.3.3 物联网网络协议 ...........................................................169 本章小结 ............................................................................... 171 思考与练习 ............................................................................ 171 第 10 章　物联网应用 ............................................................................ 172 10.1 物联网应用理念 ............................................................... 172 10.1.1 智慧地球 ....................................................................173 10.1.2 感知中国 .................................................................... 173 10.1.3 数字城市 .................................................................... 173 10.2 物联网应用案例 ...............................................................176 10.2.1 智能家居 .................................................................... 173 10.2.2 智慧医院 .................................................................... 179 10.2.3 智慧农业 .................................................................... 184 10.2.4 防逃脱定位管理 ......................................................... 187 10.2.5 社区矫正定位管理 ....................................................... 189 10.3 物联网未来展望 ............................................................... 191 10.3.1 微型化、智能化 .......................................................... 191 10.3.2 低成本、可复用 .......................................................... 192 10.3.3 低辐射、低能耗 .......................................................... 192 10.3.4 促经济稳健运行 .......................................................... 193 10.3.5 助社会和谐发展 .......................................................... 193 本章小结 ............................................................................... 194 思考与练习 ............................................................................ 194 参考文献 ..................................................................................194

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