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第1章 物联网的概念和体系结构 1

1.1 物联网概述 1

1.1.1 物联网定义 1

1.1.2 物联网的发展历程 2

1.1.3 物联网与RFID、传感器网络和泛在网的关系 3

1.1.4 物联网的基本特征 5

1.1.5 物联网的四大技术形态 6

1.1.6 设计物联网系统的步骤和原则 7

1.2 物联网体系架构 8

1.2.1 感知层 9

1.2.2 网络层 9

1.2.3 应用层 9

1.2.4 未来物联网架构 10

1.3 物联网关键技术 11

1.4 物联网发展趋势与挑战 14

1.4.1 物联网产业趋势 14

1.4.2 物联网发展面临的挑战 17

1.5 物联网技术开发平台简介 18

1.5.1 产品概述 18

1.5.2 产品特点 19

1.5.3 平台硬件资源 19

1.5.4 平台的连线使用 22

习题 23

第2章 物联网感知技术 24

2.1 自动识别技术 24

2.2 生物识别技术 25

2.3 语音识别技术 30

2.3.1 语音识别的特点 30

2.3.2 语音识别技术基本方法 30

2.3.3 语音识别系统结构 32

2.4 磁卡及IC卡技术 34

2.5 图像识别技术 38

2.6 条形码技术 40

2.6.1 条形码概述 40

2.6.2 条形码的识别原理 41

2.6.3 条形码技术的优点 42

2.6.4 条形码的结构及其扫描 43

2.6.5 条形码的编码规则和编码方案 43

2.6.6 条形码的制作 44

2.6.7 二维条码 45

2.7 RFID技术概述 48

2.7.1 RFID技术的特点 48

2.7.2 RFID系统的组成 49

2.7.3 RFID技术基础 52

2.7.4 RFID系统的工作原理 53

2.7.5 电子标签 55

2.7.6 双频标签和双频系统 61

2.7.7 读写器的基本原理 61

2.8 EPC系统 64

2.9 传感器技术 68

2.9.1 传感器简介 68

2.9.2 传感器的命名 71

2.9.3 传感器的分类与选择 72

2.9.4 传感器的标定与校准 74

2.9.5 典型传感器的工作原理 75

2.9.6 传感器的应用 80

2.10 定位系统 83

2.10.1 航天航空遥感技术 83

2.10.2 全球定位系统 84

2.10.3 地理信息系统 89

2.11 传感器实验 92

2.11.1 光照传感器 92

2.11.2 温湿度传感器 96

习题 100

第3章 物联网通信技术 101

3.1 蓝牙技术 101

3.1.1 蓝牙的基本概念 101

3.1.2 蓝牙系统协议 102

3.1.3 蓝牙的组网 103

3.1.4 蓝牙的特点 105

3.1.5 蓝牙技术的应用 105

3.2 ZigBee技术 106

3.2.1 ZigBee概述 106

3.2.2 ZigBee物理层 108

3.2.3 ZigBee数据链路层 109

3.2.4 ZigBee网络层 111

3.2.5 ZigBee应用层 113

3.3 Wi-Fi技术 114

3.3.1 IEEE802.11X 114

3.3.2 Wi-Fi与WLAN的关系 116

3.3.3 Wi-Fi技术特点 117

3.3.4 Wi-Fi体系结构 118

3.3.5 Wi-Fi技术的应用 120

3.4 UWB技术 121

3.5 LoRa与NB-IoT技术 125

3.5.1 LoRa技术 125

3.5.2 NB-IoT技术 127

3.5.3 LoRa与NB-IoT技术比较 129

3.6 以太网技术 129

3.6.1 计算机网络七层模型 130

3.6.2 局域网技术 131

3.6.3 以太网通信 132

3.7 移动通信技术 138

3.7.1 移动通信的分类与特点 138

3.7.2 移动通信网络 140

3.7.3 移动通信与物联网 144

3.7.4 常用移动通信技术 145

3.8 无线传感器网络 149

3.8.1 无线传感器网络概述 149

3.8.2 无线传感器网络的体系结构 150

3.8.3 无线传感器网络主要特点 154

3.8.4 无线传感器网络协议结构模型 156

3.8.5 无线传感器网络的MAC协议 159

3.8.6 无线传感器网络的路由协议 161

3.8.7 无线传感器网络的传输协议 164

3.8.8 传感器网络的支撑技术 166

3.8.9 能量管理 171

3.8.10 WSN网络的应用 172

3.9 ZigBee通信实验 173

3.9.1 LED灯控制 173

3.9.2 点对点无线通信 175

习题 180

第4章 物联网支撑技术 181

4.1 大数据 181

4.1.1 大数据概述 181

4.1.2 大数据关键技术 183

4.1.3 大数据发展前景 184

4.2 云计算 186

4.2.1 云计算的概念 186

4.2.2 云计算关键技术 189

4.3 机器学习 190

4.3.1 机器学习概念 190

4.3.2 机器学习系统 191

4.3.3 机器学习的主要策略 192

4.3.4 机器学习的应用领域 196

4.4 人工智能技术 196

4.4.1 人工智能技术的研究重点 196

4.4.2 智能决策支持系统 199

4.5 数据挖掘技术 201

4.5.1 数据挖掘的概念 201

4.5.2 数据挖掘的研究内容 203

4.6 搜索引擎技术 208

4.6.1 搜索引擎技术概述 208

4.6.2 搜索引擎的关键技术 211

4.6.3 物联网搜索引擎发展趋势 213

4.7 嵌入式系统 214

4.7.1 嵌入式系统概述 214

4.7.2 嵌入式系统的组成 215

4.7.3 嵌入式系统的发展前景及趋势 217

习题 219

第5章 物联网安全技术 220

5.1 物联网信息安全 220

5.1.1 物联网面临的信息安全问题 220

5.1.2 物联网信息安全关系 222

5.1.3 物联网信息安全的特征 223

5.2 物联网安全的关键技术 226

5.3 物联网信息安全体系 230

5.3.1 物联网的安全层次模型及体系结构 230

5.3.2 物联网感知层安全 230

5.3.3 物联网网络层安全 232

5.3.4 物联网应用层安全 233

5.4 无线传感器网络安全机制 234

5.4.1 WSN安全问题 234

5.4.2 传感器网络的安全策略 235

5.5 WLAN面临的安全风险 237

5.6 云计算面临的安全风险 238

5.7 IPv6面临的安全风险 240

5.8 我国信息安全战略 241

习题 242

第6章 物联网应用 243

6.1 智慧地球与智慧城市 243

6.1.1 智慧地球 243

6.1.2 智慧城市 244

6.2 智能电网 245

6.2.1 电力系统概述 246

6.2.2 智能电网的技术支撑 248

6.2.3 智能电网与物联网 250

6.3 智能物流 252

6.3.1 智能物流概述 252

6.3.2 智能物流的发展现状 254

6.3.3 智能物流的建设存在的问题及解决措施 254

6.3.4 智能物流常见应用领域 255

6.4 智能交通应用 258

6.4.1 智能交通系统的模型框架 258

6.4.2 智能交通系统体系结构 260

6.4.3 物联网在智能交通方面的应用 261

6.5 智慧医疗应用 263

6.5.1 智慧医疗的概念 263

6.5.2 智慧医疗系统体系结构 265

6.5.3 智慧医疗实施案例及分析 267

6.6 物联网与智能制造 270

6.6.1 工业4.0时代 270

6.6.2 制造业概述 270

6.6.3 物联网工业生产应用 273

6.7 精细农业 275

6.7.1 精细农业概述 275

6.7.2 物联网在农业中的应用 279

6.8 智能家居 280

6.8.1 智能家居系统概述 281

6.8.2 家庭自动化 281

6.8.3 家庭网络 283

6.9 基于无线传感网的智能家居实训 284

习题 294