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目录
第1章 物联网概述 1
1.1 物联网简介 1
1.1.1 物联网的定义 1
1.1.2 物联网的发展过程 3
1.1.3 物联网的特征 7
1.1.4 深入理解物联网时应注意的问题 7
1.2 物联网的系统结构 8
1.3 物联网的关键技术 10
1.3.1 感知技术 10
1.3.2 传输技术 11
1.3.3 支撑技术 12
1.3.4 应用技术 13
1.4 本章小结 14
思考与练习 14
第2章 传感器及其应用 15
2.1 传感器概述 15
2.2 传感器分类 16
2.2.1 按传感器的工作原理分类 16
2.2.2 按传感器的用途分类 16
2.2.3 按传感器的输出信号类型分类 18
2.3 传感器的应用 18
2.3.1 单总线接口传感器 18
2.3.2 IIC总线接口温湿度传感器 22
2.3.3 SPI温度传感器 23
2.3.4 RS系列接口传感器 24
2.3.5 RJ-45接口传感器 26
2.3.6 红外热释电传感器 26
2.3.7 气体传感器 29
2.3.8 可见光光照度传感器 31
2.3.9 红外对射传感器 32
2.4 传感器的发展趋势 33
2.4.1 改善传感器性能的技术途径 33
2.4.2 传感器的发展方向 35
2.5 本章小结 38
思考与练习 38
第3章 近距离无线通信技术 39
3.1 无线通信系统概述 39
3.1.1 无线通信的概念 39
3.1.2 无线通信的发展历程 40
3.1.3 宽带无线接入技术 41
3.2 射频通信 42
3.2.1 射频的概念 42
3.2.2 频谱的划分 42
3.2.3 RFID使用的频段 45
3.3 微波通信 47
3.4 近距离无线通信技术概览 48
3.5 NFC 59
3.5.1 NFC的发展历程 59
3.5.2 NFC的工作原理 61
3.5.3 NFC的技术标准 61
3.5.4 NFC的技术特点 62
3.5.5 NFC的应用范围 63
3.6 本章小结 65
思考与练习 66
第4章 RFID技术 67
4.1 自动识别技术概述 67
4.1.1 自动识别技术的基本概念 67
4.1.2 自动识别技术的种类与特征比较 68
4.1.3 常见的自动识别技术及特征比较 69
4.2 RFID的基本原理 72
4.2.1 RFID的工作原理 72
4.2.2 RFID技术特点 75
4.2.3 RFID技术标准 76
4.3 RFID技术的应用 76
4.3.1 RFID技术的应用背景 76
4.3.2 RFID技术的重要参数 77
4.3.3 RFID技术的典型应用 78
4.3.4 RFID技术的应用前景 79
4.4 RFID技术的研究方向 81
4.5 本章小结 82
思考与练习 83
第5章 无线传感器网络 84
5.1 无线传感器网络概述 84
5.1.1 无线传感器网络对物联网的支撑作用 84
5.1.2 无线传感器网络的概念 85
5.1.3 无线传感器网络的发展历史 86
5.1.4 无线传感器网络的特点和优点 88
5.1.5 无线传感器网络的发展趋势 89
5.2 无线传感器网络的系统结构 90
5.2.1 无线传感器网络的节点结构 91
5.2.2 无线传感器网络的软件结构 92
5.2.3 无线传感器网络的拓扑结构 93
5.2.4 无线传感器网络的协议结构 95
5.3 无线传感器网络的应用 98
5.4 无线传感器网络关键技术的研究方向 107
5.5 本章小结 108
思考与练习 109
第6章 物联网定位技术 110
6.1 定位的概念与发展简史 110
6.1.1 定位的概念 110
6.1.2 定位技术发展简史 111
6.2 定位技术在物联网中的应用 112
6.2.1 定位技术在军事领域中的应用 112
6.2.2 定位技术在灾难救援中的应用 113
6.2.3 定位技术在智能交通中的应用 114
6.2.4 定位技术在智能物流中的应用 115
6.2.5 基于位置的服务 116
6.3 卫星导航定位系统 116
6.3.1 几种主要的卫星导航定位系统 116
6.3.2 GPS简介 116
6.3.3 北斗卫星导航系统简介 118
6.3.4 北斗卫星导航系统与GPS的比较 120
6.4 蜂窝系统定位技术 120
6.4.1 蜂窝系统定位技术简介 120
6.4.2 常用的蜂窝系统定位技术 121
6.5 RFID定位技术 124
6.5.1 基于RFID标签的定位技术 125
6.5.2 基于读写器的定位技术 126
6.6 无线传感器网络定位技术 126
6.6.1 无线传感器网络定位技术的研究内容 126
6.6.2 典型的无线传感器网络定位算法 127
6.7 定位技术的发展前景 128
6.8 本章小结 129
思考与练习 129
第7章 视频监控物联网 130
7.1 视频监控与物联网 130
7.1.1 视频监控是物联网的重要组成部分 130
7.1.2 基于物联网的智能安防应用 131
7.2 视频监控关键技术 132
7.2.1 视频信号压缩编码技术 132
7.2.2 智能视频行为分析技术 133
7.2.3 多摄像机协同工作技术 134
7.2.4 高速数字信号处理器和嵌入式处理技术 134
7.2.5 视频流的自适应流化和传输技术 134
7.3 视频监控技术的现状与发展趋势 134
7.3.1 当前亟待解决的问题 135
7.3.2 视频监控技术的发展趋势 136
7.4 本章小结 138
思考与练习 138
第8章 物联网计算技术 139
8.1 云计算 139
8.1.1 云计算的概念 139
8.1.2 云计算的服务模型 140
8.1.3 开放的云计算基础设施服务 142
8.1.4 融合云计算的物联网 146
8.2 嵌入式系统 148
8.2.1 嵌入式系统的基本概念 148
8.2.2 嵌入式系统的体系结构 150
8.2.3 嵌入式操作系统 151
8.2.4 嵌入式处理器 153
8.2.5 嵌入式系统与物联网 154
8.3 移动计算 154
8.3.1 移动计算的发展 154
8.3.2 移动计算在物联网中的应用 155
8.4 Web技术 157
8.4.1 Web技术基础知识 157
8.4.2 Web主流技术 160
8.5 RFID中间件 163
8.5.1 RFID中间件的概念 163
8.5.2 RFID中间件的系统结构 164
8.5.3 RFID中间件的技术平台 164
8.6 大数据 166
8.6.1 大数据的概念与特性 166
8.6.2 数据采集 167
8.6.3 基于物联网的大数据应用 168
8.7 本章小结 172
思考与练习 172
第9章 物联网安全技术 173
9.1 物联网面临的安全问题 173
9.1.1 从信息处理过程看物联网安全 173
9.1.2 从安全性需求看物联网安全 177
9.2 RFID系统的安全问题 178
9.2.1 RFID的安全和隐私问题 179
9.2.2 RFID安全解决方案 184
9.3 无线传感器网络的安全技术研究 187
9.3.1 无线传感器网络中的密钥管理 187
9.3.2 无线传感器网络中的安全路由 191
9.4 本章小结 195
思考与练习 196
第10章 物联网应用及发展前景 197
10.1 概述 197
10.2 物联网的应用模式 198
10.3 物联网的典型应用 198
10.3.1 智能家居 198
10.3.2 智能医疗 199
10.3.3 智能城市 199
10.3.4 智能环保 200
10.3.5 智能交通 201
10.3.6 智能工业 202
10.3.7 智能农业 203
10.3.8 智能物流 204
10.3.9 智能社区 205
10.3.10 智能会展 206
10.4 物联网的发展前景 207
10.5 本章小结 209
思考与练习 209
附录A 210
A.1 实验一:温湿度记录仪的应用 210
A.1.1 实验目的 210
A.1.2 实验资源 210
A.1.3 理解实验资源 211
A.1.4 实验步骤 212
A.1.5 思考题 221
A.2 实验二:移动定位终端的应用 221
A.2.1 实验目的 221
A.2.2 实验资源 222
A.2.3 理解实验资源 222
A.2.4 实验步骤 222
A.2.5 思考题 224
A.3 实验三:视频监控系统 225
A.3.1 实验目的 225
A.3.2 实验资源 225
A.3.3 理解实验资源 225
A.3.4 实验步骤 226
A.3.5 思考题 232
A.4 实验四:物联网云平台的应用 233
A.4.1 实验目的 233
A.4.2 实验资源 233
A.4.3 理解实验资源 233
A.4.4 实验步骤 234
A.4.5 思考题 252
参考文献 253
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前言
经过近三十年的发展,物联网技术已经得到广泛应用,从智能家居到智慧交通,从智慧农业到工业物联网,物联网基本实现了它的承诺:感知世界,智联万物。
荣幸的是,编者作为高等学校物联网工程专业教师,通过教学资源开发和人才培养,为物联网技术的普及、发展和应用作出了应有的贡献。站在新时代的潮头,我们更加充满信心,也感受到责任重大。
本书第1版于2012年面世,2017年更新为第2版,多年来一直受到广大读者的肯定,采用本书作为教材的学校也在增加。这表明,本书能够满足高等学校物联网专业教学的实际需要,其知识系统性、结构完备性、行文可读性、教学可用性得到广泛认可。适逢数字化、智能化的新浪潮,在广大读者的热情鼓励下,在电子工业出版社的大力支持下,编者决定推出第3版。第3版充分采纳了读者的意见和建议,尽可能反映物联网技术的新发展,订正了若干纰漏和错误,部分章节完全改写。第3版在结构上也做了一点优化。考虑到第1章内容不宜过于庞大,因此,决定将原来的物联网应用部分单独作为一章,放在本书的最后。这样既平衡了第1章的篇幅,也更加切合教学逻辑,因为在完成关键技术学习之后,再介绍物联网的应用和发展前景,读者将有更好的体会与收获。
最后,本书编者要借此机会,衷心感谢广大读者的厚爱,感谢各位同仁的批评指正,感谢电子工业出版社的支持,感谢责任编辑田宏峰先生的努力,特别要感谢中南大学相关部门和老师的鼎力帮助。
由于编者水平有限,书中疏漏之处在所难免,恳请广大读者提出宝贵意见和建议。联系邮箱:wepli@163.com。
黄东军
2025年9月于长沙
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