物联网工程导论

本书在介绍物联网发展的社会背景与技术背景的基础上，深入地讨论了物联网与智能物联网的基本概念，系统地讨论了物联网关键技术，包括RFID与EPC、传感器与无线传感网、智能硬件与嵌入式系统、物联网通信与网络、定位技术与位置服务、物联网智能数据处理、物联网安全问题，以及重点领域的物联网应用。每章都设置了贴近技术发展与读者生活的思考题来激发读者的兴趣与学习的主动性，为帮助读者进一步深入学习与研究物联网技术奠定了基础。本书可作为物联网工程专业的导论课教材，也可作为计算机、电子工程及相关专业的教材或参考书。

吴功宜 <br />南开大学计算机学院教授，曾任南开大学计算机系主任、研究生院副院长、信息技术科学学院院长。长期从事计算机网络、互联网、移动互联网、物联网与网络安全方向的教学与研究工作。出版教材、专著、译著30余部，多部教材入选教育部精品教材、“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材、“十二五”国家重点图书出版规划等。2000年获南开大学优秀教师特等奖，2003<br />年获天津市“十五”立功奖章，2018年获教育部教学成果一等奖1项，享受国务院政府特殊津贴。<br /><br />吴 英 <br />博士，南开大学计算机学院副教授、硕士生导师。主要研究方向为计算机网络、物联网与网络存储；主持和参与科研项目8项，发表学术论文30余篇；参加编著与出版教材共20本。多年来一直从事计算机网络、物联网导论与软件编程相关课程的教学工作，曾获得天津市级教学成果一等奖与南<br />开大学教学成果一等奖、二等奖各1项。

目　录<br />前言<br />第1章　智能物联网概论?/1<br />1.1　物联网的形成?/1<br />1.1.1　物联网形成的社会背景?/1<br />1.1.2　物联网形成的技术背景?/5<br />1.1.3　物联网的技术特征?/9<br />1.1.4　物联网与互联网的区别?/10<br />1.2　智能物联网的发展?/12<br />1.2.1　智能物联网发展的社会背景?/12<br />1.2.2　智能物联网发展的技术背景?/13<br />1.3　智能物联网的技术特征?/17<br />1.3.1　智能物联网“物”的特征?/17<br />1.3.2　智能物联网“网”的特征?/19<br />1.3.3　智能物联网“智”的特征?/23<br />1.4　智能物联网体系结构及层次<br />结构?/25<br />1.4.1　智能物联网体系结构研究?/25<br />1.4.2　智能物联网层次结构模型?/26<br />本章小结?/29<br />习题?/30<br />第2章　物品识别与RFID技术?/32<br />2.1　物品识别技术?/32<br />2.1.1　物品识别技术的发展过程?/32<br />2.1.2　条码技术?/33<br />2.1.3　磁卡与IC卡技术?/35<br />2.2　RFID技术?/36<br />2.2.1　RFID的基本概念?/36<br />2.2.2　RFID的工作原理?/36<br />2.2.3　RFID标签类型?/38<br />2.2.4　RFID读写器?/40<br />2.3　EPC编码体系?/43<br />2.3.1　EPC标准?/43<br />2.3.2　EPC信息网络系统?/45<br />2.4　RFID技术的应用?/47<br />本章小结?/48<br />习题?/48<br />第3章　传感器与无线传感器网技术?/50<br />3.1　传感器的基本概念?/50<br />3.1.1　感知能力与传感器的发展过程?/50<br />3.1.2　传感器的类型?/52<br />3.1.3　物理传感器?/52<br />3.1.4　化学传感器?/57<br />3.1.5　生物传感器?/58<br />3.1.6　纳米传感器?/59<br />3.2　传感器技术的发展?/60<br />3.2.1　无线传感器?/60<br />3.2.2　智能传感器?/61<br />3.2.3　微型传感器?/61<br />3.2.4　传感器技术的发展趋势?/63<br />3.3　无线传感器网的基本概念?/63<br />3.3.1　从无线分组网到无线自组网?/63<br />3.3.2　从无线自组网到无线传感器网?/66<br />3.3.3　无线传感器网的基本结构?/68<br />3.3.4　传感器的节点结构与设计<br />原则?/69<br />3.3.5　无线传感器网的特点?/71<br />3.4　无线传感器网技术的发展过程?/72<br />3.4.1　无线传感器与执行器网?/72<br />3.4.2　无线多媒体传感器网?/75<br />3.4.3　水下无线传感器网?/76<br />3.4.4　地下无线传感器网?/80<br />3.4.5　无线纳米传感器网?/83<br />本章小结?/85<br />习题?/85<br />第4章　智能设备与嵌入式技术?/87<br />4.1　嵌入式系统概述?/87<br />4.1.1　嵌入式技术的发展过程?/87<br />4.1.2　嵌入式系统的特点?/88<br />4.2　智能设备?/92<br />4.2.1　智能设备的基本概念?/92<br />4.2.2　人机交互的基本概念?/94<br />4.2.3　人机交互技术的发展过程?/95<br />4.2.4　柔性显示与柔性电池技术?/102<br />4.2.5　我国发展智能设备的政策<br />环境?/104<br />4.3　可穿戴计算设备在智能物联网中的<br />应用?/105<br />4.3.1　可穿戴计算的基本概念?/105<br />4.3.2　可穿戴计算设备的类型?/106<br />4.4　智能机器人在智能物联网中的<br />应用?/112<br />4.4.1　机器人的基本概念?/112<br />4.4.2　智能机器人的类型?/114<br />4.4.3　我国发展智能机器人的政策<br />环境?/123<br />本章小结?/123<br />习题?/124<br />第5章　智能物联网通信与网络技术?/126<br />5.1　计算机网络基本概念?/126<br />5.1.1　从信息技术的角度看计算机网络的发展历程?/126<br />5.1.2　计算机网络的形成与发展?/127<br />5.1.3　计算机网络的分类与特点?/133<br />5.1.4　TCP/IP的基本概念?/136<br />5.1.5　下一代网络体系结构与SDN<br />技术?/140<br />5.2　移动通信网的基本概念?/140<br />5.2.1　无线信道与空中接口?/140<br />5.2.2　大区制与小区制?/142<br />5.2.3　蜂窝移动通信网的基本结构?/143<br />5.2.4　移动通信技术与标准的发展<br />过程?/144<br />5.2.5　5G技术与智能物联网?/144<br />5.2.6　6G发展愿景?/148<br />5.3　智能物联网接入技术?/149<br />5.3.1　智能物联网接入的基本概念?/149<br />5.3.2　有线接入技术?/150<br />5.3.3　无线接入技术?/153<br />5.3.4　软件无线电与认知无线电<br />技术?/159<br />本章小结?/161<br />习题?/161<br />第6章　位置信息、位置服务与<br />定位技术?/163<br />6.1　位置信息与位置服务?/163<br />6.1.1　位置信息的重要性?/163<br />6.1.2　位置服务的基本概念?/165<br />6.1.3　位置服务的发展?/165<br />6.2　全球定位系统?/166<br />6.2.1　GPS的基本概念?/166<br />6.2.2　GPS系统结构?/167<br />6.2.3　GPS的工作原理?/168<br />6.2.4　北斗卫星导航系统?/169<br />6.3　定位技术的发展?/171<br />6.3.1　移动通信网定位技术?/171<br />6.3.2　基于Wi-Fi的定位技术?/171<br />6.3.3　基于RFID的定位技术?/173<br />6.3.4　无线传感器网定位技术?/173<br />6.4　位置服务?/174<br />6.4.1　位置服务的必要性?/174<br />6.4.2　位置服务应用示例?/174<br />本章小结?/177<br />习题?/177<br />第7章　智能数据处理与大数据<br />技术?/179<br />7.1　数据处理的相关概念?/179<br />7.1.1　数据、信息与知识?/179<br />7.1.2　智能物联网数据的特点?/180<br />7.2　数据处理的相关技术?/181<br />7.2.1　数据存储与数据库技术?/181<br />7.2.2　数据融合技术?/183<br />7.2.3　数据分析与数据挖掘技术?/184<br />7.3　云计算技术与应用?/187<br />7.3.1　云计算技术的发展背景?/187<br />7.3.2　云计算的基本概念?/188<br />7.3.3　云计算服务模式?/189<br />7.3.4　云计算部署模式?/190<br />7.3.5　云计算的应用?/191<br />7.4　大数据技术与应用?/192<br />7.4.1　大数据的发展背景?/192<br />7.4.2　大数据的基本概念?/193<br />7.4.3　大数据技术发展?/194<br />7.4.4　大数据研究的共性问题?/196<br />7.4.5　智能物联网大数据研究的个性<br />问题?/197<br />本章小结?/199<br />习题?/199<br />第8章　智能物联网安全技术?/201<br />8.1　网络空间安全的基本概念?/201<br />8.1.1　网络空间安全概念的提出?/201<br />8.1.2　我国《国家网络空间安全战略》涵盖的主要内容?/202<br />8.1.3　网络空间安全理论体系?/204<br />8.2　OSI安全体系结构的基本概念?/206<br />8.2.1　OSI安全体系结构的基本<br />内容?/206<br />8.2.2　网络安全模型与网络安全<br />访问模型?/208<br />8.2.3　用户对网络安全的需求?/209<br />8.3　智能物联网安全研究的基本<br />内容?/209<br />8.3.1　智能物联网环境的安全<br />问题?/209<br />8.3.2　智能物联网安全问题的<br />新动向?/212<br />8.3.3　智能物联网设备安全?/214<br />8.3.4　智能物联网接入安全?/216<br />8.3.5　智能物联网核心交换网<br />安全?/217<br />8.4　智能物联网的隐私保护问题?/219<br />8.4.1　智能物联网环境中的隐私<br />泄露?/219<br />8.4.2　隐私保护技术的研究?/220<br />本章小结?/222<br />习题?/222<br />第9章　智能物联网的应用领域?/224<br />9.1　智能工业?/224<br />9.1.1　智能工业的相关概念?/224<br />9.1.2　“工业4.0”的主要内容?/226<br />9.1.3　智能工业应用示例?/227<br />9.1.4　《中国制造2025》的主要<br />内容?/228<br />9.2　智能交通?/229<br />9.2.1　智能交通的相关概念?/229<br />9.2.2　车联网技术的发展?/231<br />9.2.3　智能网联汽车技术的发展?/233<br />9.3　智能农业?/236<br />9.3.1　智能农业的相关概念?/236<br />9.3.2　智能农业应用示例?/237<br />9.4　智能电网?/239<br />9.4.1　智能电网的相关概念?/239<br />9.4.2　智能电网应用示例?/241<br />9.5　智能医疗?/244<br />9.5.1　智能医疗的相关概念?/244<br />9.5.2　智能医疗应用示例?/245<br />9.6　智能环保?/249<br />9.6.1　智能环保的相关概念?/249<br />9.6.2　智能环保应用示例?/250<br />9.7　智能安防?/251<br />9.7.1　智能安防的相关概念?/251<br />9.7.2　智能安防应用示例?/253<br />9.8　智能家居?/255<br />9.8.1　智能家居的相关概念?/255<br />9.8.2　智能家居应用示例?/257<br />9.9　智能物流?/258<br />9.9.1　智能物流的相关概念?/258<br />9.9.2　智能物流应用示例?/260<br />本章小结?/263<br />习题?/264<br />习题参考答案?/265<br />参考文献?/268