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第1章 物联网技术概论1

1.1 物联网的概念与特征1

1.1.1 物联网的起源与发展1

1.1.2 物联网的概念2

1.1.3 物联网的特征3

1.2 物联网的体系结构4

1.2.1 物联网的4层体系结构4

1.2.2 物联网的3层体系结构6

1.3 物联网的关键技术7

1.3.1 感知层关键技术7

1.3.2 传输层关键技术11

1.3.3 处理层关键技术13

1.3.4 物联网安全技术14

1.4 物联网应用技术15

1.4.1 无线传感器网络应用架构15

1.4.2 EPC/UID系统17

1.4.3 物理信息融合系统19

1.4.4 M2M系统20

本章小结21

习题121

第2章 物联网传感器技术23

2.1 物联网感知层的功能23

2.1.1 传感与检测功能23

2.1.2 标识功能24

2.1.3 定位功能24

2.2 传感器的功能与结构25

2.2.1 传感器的功能25

2.2.2 传感器的组成单元25

2.2.3 信号和信号调理26

2.2.4 微处理器和微控制器27

2.2.5 输入和输出32

2.2.6 信号转换33

2.3 传感器的特性与分类34

2.3.1 传感器的静态特性34

2.3.2 传感器的动态特性37

2.3.3 传感器的校准40

2.3.4 传感器的分类41

2.4 传感器的技术原理43

2.4.1 电阻应变式传感器43

2.4.2 电感式传感器48

2.4.3 电容式传感器52

2.4.4 压电式传感器55

2.4.5 磁电感应式传感器60

2.5 传感器在智能手机中的应用64

2.5.1 智能手机中的触摸屏幕65

2.5.2 智能手机中的摄像头67

2.5.3 智能手机中的重力式传感器68

本章小结69

习题269

参考文献71

第3章 物联网标识与定位技术72

3.1 物体标识的含义72

3.1.1 物体标识的作用72

3.1.2 物体标识的方法72

3.2 一维条形码75

3.2.1 一维条形码的相关参数75

3.2.2 扫描原理76

3.2.3 识读原理77

3.2.4 典型的一维码78

3.3 二维条形码81

3.3.1 二维码的特点81

3.3.2 二维码的分类82

3.3.3 二维码的识读83

3.3.4 典型的二维码84

3.4 RFID技术92

3.4.1 RFID系统的组成与分类92

3.4.2 RFID的电子标签94

3.4.3 RFID的读写器100

3.4.4 RFID的工作原理103

3.5 RFID关键技术104

3.5.1 RFID系统的工作模型104

3.5.2 RFID系统的耦合方式105

3.5.3 RFID相关电磁场理论108

3.5.4 RFID的编码与调制109

3.5.5 RFID的防碰撞技术111

3.6 物体定位方法118

3.6.1 卫星定位技术119

3.6.2 蜂窝定位技术125

3.6.3 WiFi定位技术128

3.6.4 RFID定位技术130

本章小结132

习题3132

参考文献134

第4章 物联网通信原理135

4.1 物联网通信特征135

4.1.1 物联网通信对象135

4.1.2 物联网通信分类136

4.2 物联网通信系统138

4.2.1 物联网通信模型138

4.2.2 物联网通信方式139

4.2.3 物联网通信指标140

4.3 物联网通信过程142

4.3.1 物联网信号的采样及量化143

4.3.2 物联网信源编码147

4.3.3 物联网信道编码150

4.3.4 物联网同步编码153

4.3.5 物联网信号调制技术154

4.3.6 信号复用技术156

4.3.7 多址接入技术157

4.4 物联网短距离无线通信161

4.4.1 蓝牙162

4.4.2 WiFi164

4.4.3 红外通信166

4.4.4 ZigBee通信167

4.4.5 超宽带（UWB）技术171

4.5 物联网移动通信176

4.5.1 移动通信分类176

4.5.2 移动通信发展历史177

4.5.3 移动通信组成183

4.6 物联网长距离通信技术185

4.6.1 卫星通信185

4.6.2 微波通信190

4.7 物联网有线通信192

4.7.1 通信介质和设备192

4.7.2 以太网195

4.7.3 Internet网络196

4.7.4 路由算法200

4.8 无线传感器网络202

4.8.1 无线传感器网络体系203

4.8.2 无线传感器网络的MAC层协议204

4.8.3 无线传感器网络的路由协议208

4.8.4 无线传感器网络的拓扑控制211

4.8.5 无线传感器网络的网络管理214

4.8.6 无线传感器网络的典型应用219

本章小结222

习题4222

参考文献223

第5章 物联网数据处理224

5.1 物联网数据特征224

5.1.1 数据特点224

5.1.2 数据类型225

5.2 物联网数据存储226

5.2.1 物联网数据存储概述226

5.2.2 基于数据库的存储227

5.2.3 基于文件的存储237

5.2.4 HDFS文件系统240

5.3 物联网数据管理246

5.3.1 数据处理平台简介246

5.3.2 云计算平台249

5.3.3 虚拟化技术252

5.3.4 MapReduce255

5.4 物联网数据分析268

5.4.1 分类270

5.4.2 关联分析275

5.4.3 聚类分析278

5.4.4 异常检测282

本章小结282

习题5283

参考文献284

第6章 物联网信息安全285

6.1 物联网的安全问题285

6.1.1 物联网的安全问题分析285

6.1.2 物联网的安全特征287

6.1.3 物联网的安全需求287

6.1.4 物联网的安全现状289

6.2 物联网的安全架构289

6.3 物联网感知层安全294

6.3.1 感知层的安全挑战294

6.3.2 感知层的安全问题295

6.3.3 感知层的安全与隐私机制299

6.4 物联网传输层安全303

6.4.1 传输层的安全挑战304

6.4.2 传输层的安全问题304

6.5 物联网数据层安全308

6.5.1 数据安全概述308

6.5.2 密码学的基本概念311

6.5.3 密码分析方法313

6.5.4 经典密码学314

6.5.5 现代密码学315

6.5.6 新型密码学322

6.6 物联网应用层安全324

6.6.1 身份认证325

6.6.2 访问控制327

6.6.3 数字签名330

6.6.4 隐私保护331

本章小结335

习题6335

第7章 物联网应用设计337

7.1 物联网应用系统设计原则337

7.2 感知层设计338

7.2.1 传感器节点选择标准338

7.2.2 传感器的选择方法339

7.2.3 传感器节点软硬件设计344

7.3 传输层设计346

7.4 应用层设计348

7.4.1 物联网应用需求分析348

7.4.2 物联网应用协议351

7.5 物联网应用技术354

7.5.1 软硬件开发技术354

7.5.2 传感器部署技术355

7.5.3 应用系统部署技术356

7.5.4 系统维护技术357

7.6 基于物联网的智慧城市建设358

7.6.1 智慧城市的主要特征358

7.6.2 智慧城市的建设目标359

7.6.3 智慧城市的系统功能361

7.6.4 智慧城市的技术体系362

7.6.5 智慧城市信息安全体系366

7.6.6 智慧城市评价体系367

本章小结370

习题7370

参考文献373