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内容简介

本书立足于高等学校物联网工程的专业导论，详细介绍了物联网工程涉及的关键技术，主要内容涵盖：物联网的概念模型和发展历史，描述了物联网的系统结构及其关键技术；传感器的概念和发展历史，重点介绍了传感器的应用方法；并对近场通信（Near Field Communications，NFC）技术进行了详细阐述；自动识别技术的起源和发展，阐述了RFID技术的发展前景；WSN的概念与发展历史；定位技术的起源与发展历史；介绍了云计算、Web技术、嵌入式系统和中间件技术；针对物联网中的安全问题和安全技术展开讨论。

作者简介

黄东军，男，教授，博士，博士生导师。毕业于中南大学计算机应用技术，先工作于中南大学信息科学与工程学院。中国计算机学会高级会员，教育部计算机科学与技术专业教学指导委员会“物联网工程专业教学研究专家组”成员。

目录

第1章 物联网概述 （1）
1．1 物联网的概念 （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 （8）
1．1．4 深入理解物联网时应注意的问题 （9）
1．2 物联网系统结构 （9）
1．2．1 感知层 （11）
1．2．2 传输层 （11）
1．2．3 支撑层 （11）
1．2．4 应用层 （12）
1．3 物联网的应用 （12）
1．3．1 物联网的应用模式 （13）
1．3．2 物联网的典型应用 （14）
1．4 物联网的关键技术 （23）
1．4．1 感知技术 （23）
1．4．2 传输技术 （25）
1．4．3 支撑技术 （26）
1．4．4 应用技术 （27）
1．5 物联网的发展前景 （28）
思考与练习 （31）
参考文献 （31）
第2章 传感器及其应用 （33）
2．1 传感器概述 （33）
2．2 传感器分类 （34）
2．2．1 按传感器的工作原理分类 （34）
2．2．2 按传感器用途分类 （35）
2．2．3 按传感器输出信号分类 （37）
2．3 传感器的应用 （37）
2．3．1 一线总线接口传感器应用 （37）
2．3．2 I2C接口传感温湿度传感器SHT10 （41）
2．3．3 SPI总线接口传感器温度传感器TC77 （42）
2．3．4 RS系列接口传感器应用 （44）
2．3．5 RJ-45接口传感器应用 （46）
2．3．6 红外热释电传感器原理与应用 （46）
2．3．7 气体传感器原理与应用 （49）
2．3．8 可见光光照度传感器原理与应用 （52）
2．3．9 红外对射传感器原理与应用 （54）
2．4 传感器的发展趋势 （55）
2．4．1 改善传感器性能的技术途径 （55）
2．4．2 传感器的发展方向 （57）
2．5 本章小结 （61）
思考与练习 （61）
参考文献 （61）
第3章 近距离无线通信技术 （63）
3．1 无线通信系统概述 （63）
3．1．1 无线与移动通信的概念 （63）
3．1．2 无线与移动通信的发展历程 （64）
3．1．3 宽带无线接入技术 （66）
3．2 射频通信 （67）
3．2．1 射频的概念 （67）
3．2．2 频谱的划分 （67）
3．2．3 RFID使用的频段 （71）
3．3 微波通信 （73）
3．4 近距离无线通信技术概览 （74）
3．5 近场通信（NFC） （88）
3．5．1 NFC发展概述 （88）
3．5．2 NFC工作原理 （89）
3．5．3 NFC技术标准 （90）
3．5．4 NFC技术特点 （91）
3．5．5 NFC技术应用 （93）
3．6 本章小结 （95）
思考与练习 （95）
参考文献 （96）
第4章 射频识别技术 （98）
4．1 自动识别技术概述 （98）
4．1．1 自动识别技术的基本概念 （98）
4．1．2 自动识别技术的种类与特征比较 （99）
4．1．3 常见的自动识别技术及特征比较 （100）
4．2 RFID的基本原理 （104）
4．2．1 RFID工作原理 （104）
4．2．2 RFID技术的特点 （107）
4．2．3 RFID技术标准 （108）
4．3 RFID技术的应用 （109）
4．3．1 RFID技术应用背景 （109）
4．3．2 RFID技术的重要参数 （110）
4．3．3 RFID技术的典型应用 （111）
4．3．4 RFID技术的应用前景 （112）
4．4 RFID技术的研究方向 （114）
4．5 本章小结 （116）
思考与练习 （117）
参考文献 （117）
第5章 无线传感器网络（WSN） （120）
5．1 无线传感器网络概述 （120）
5．1．1 WSN对物联网的支撑作用 （120）
5．1．2 WSN的概念 （121）
5．1．3 WSN的发展历史 （122）
5．1．4 WSN的特点和优点 （124）
5．1．5 WSN的发展趋势 （126）
5．2 无线传感器网络的系统结构 （127）
5．2．1 节点结构 （128）
5．2．2 软件结构 （129）
5．2．3 拓扑结构 （131）
5．2．4 协议结构 （134）
5．3 无线传感器网络的应用 （136）
5．4 无线传感器网络的研究方向 （147）
5．5 本章小结 （149）
思考与练习 （149）
参考文献 （150）
第6章 物联网定位技术 （152）
6．1 定位的概念与发展历史 （152）
6．1．1 定位的概念 （152）
6．1．2 定位技术发展简史 （153）
6．2 定位技术在物联网中的应用 （155）
6．2．1 在军事领域的应用 （155）
6．2．2 灾难救援 （156）
6．2．3 定位技术在智能交通中的应用 （156）
6．2．4 定位技术在智能物流中的应用 （158）
6．2．5 基于位置的服务 （158）
6．3 卫星导航系统 （159）
6．3．1 主要几种卫星导航定位系统 （159）
6．3．2 GPS全球定位系统简介 （159）
6．3．3 北斗卫星导航系统简介 （162）
6．3．4 北斗定位系统与GPS定位系统的比较 （164）
6．4 蜂窝系统定位技术 （164）
6．4．1 蜂窝系统定位技术简介 （164）
6．4．2 蜂窝系统常用定位技术 （165）
6．5 RFID定位技术 （169）
6．5．1 基于RFID标签的定位技术 （169）
6．5．2 基于RFID读写器的定位技术 （170）
6．6 无线传感网定位技术 （171）
6．6．1 无线传感器网络定位技术的研究内容 （171）
6．6．2 典型无线传感器网络定位算法 （172）
6．7 定位技术的发展前景 （174）
6．8 本章小结 （174）
思考与练习 （174）
参考文献 （175）
第7章 视频监控物联网 （178）
7．1 视频监控与物联网 （178）
7．1．1 视频监控是物联网的重要组成部分 （178）
7．1．2 基于物联网的智能安防应用 （179）
7．2 视频监控关键技术 （181）
7．2．1 视频信号压缩编码技术 （181）
7．2．2 智能视频行为分析技术 （181）
7．2．3 多摄像机协同工作技术 （182）
7．2．4 高速DSP嵌入式处理技术 （183）
7．2．5 视频流的自适应流化和传输技术 （183）
7．3 视频监控技术发展现状与趋势分析 （183）
7．3．1 当前亟待解决的问题 （184）
7．3．2 视频监控技术的发展趋势 （185）
7．4 本章小结 （187）
思考与练习 （187）
参考文献 （188）
第8章 物联网的计算技术 （189）
8．1 云计算 （189）
8．1．1 什么是云计算 （189）
8．1．2 云计算的服务模型 （190）
8．1．3 开放的云计算基础设施 （192）
8．1．4 融合云计算的物联网 （197）
8．2 嵌入式系统 （199）
8．2．1 嵌入式系统的基本概念 （199）
8．2．2 嵌入式系统的体系结构 （202）
8．2．3 嵌入式操作系统 （203）
8．2．4 嵌入式处理器 （205）
8．2．5 嵌入式系统与物联网 （206）
8．3 移动计算与物联网 （207）
8．3．1 移动计算的发展 （207）
8．3．2 移动计算在物联网中的应用 （208）
8．4 Web技术 （210）
8．4．1 Web技术基础知识 （210）
8．4．2 Web基本技术 （214）
8．5 物联网中间件 （218）
8．5．1 物联网中间件的概念 （218）
8．5．2 物联网中间件的系统结构 （219）
8．5．3 物联网中间件的技术平台 （220）
8．6 大数据与物联网 （222）
8．6．1 大数据的概念与特性 （222）
8．6．2 物联网数据采集 （224）
8．6．3 基于物联网的大数据应用 （225）
8．7 本章小结 （230）
思考与练习 （230）
参考文献 （230）
第9章 物联网安全技术 （232）
9．1 物联网面临的安全问题 （232）
9．1．1 从信息处理过程看物联网安全 （232）
9．1．2 从安全性需求看物联网安全 （237）
9．2 RFID系统的安全问题 （239）
9．2．1 RFID的安全和隐私问题 （239）
9．2．2 RFID安全解决方案 （245）
9．3 WSN安全技术研究 （249）
9．3．1 WSN中的密钥管理 （249）
9．3．2 WSN中的安全路由协议 （254）
9．4 本章小结 （259）
思考与练习 （259）
参考文献 （259）

精彩书摘

　　《物联网技术导论（第2版）》：
　　随着人造卫星技术的发展，人们开始利用人造卫星来构建更精确。覆盖范围更广的定位／导航系统。地球同步轨道卫星可以以相对地球静止的方式在太空轨道中运行，这就提供了一种方式来为定位系统提供固定的参考点。通过精确地测量用户到这些参考点的信号传播时间并推测出相应的距离，用户可以精确地计算出自己的位置。通过合理地在太空中分布卫星，我们可以提供全球范围内的定位和导航服务。已经建成或者正在建设的这类全球定位系统包括美国的GPS系统、欧洲的Galileo系统、俄罗斯的GLONASS系统和中国的北斗系统。我们将在6.3节对基于人造卫星的全球定位导航系统进行较为全面的介绍。
　　随着蜂窝移动通信技术的快速发展，手机用户极大增加。据统计，到2011年上半年，中国手机用户已经达到9.2亿（22）。如此巨大的用户群体为各个通信运营商带来了巨大的商机，而其中定位业务是通信运营商所必须提供的一种重要的数据业务。蜂窝系统的定位业务除能够提供个人和商用位置服务以外，还能够在紧急情况下帮助快速准确地确定呼叫者的位置以便及时实施援助。例如，在用户拨打119火警电话或者112求救电话时，就需要快速确定报警位置以便及时展开行动。
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前言/序言

　　本书自2012年9月出版以来，全国已有几十家高校的物联网相关专业采用本书作为技术导论或专业导论。很多读者向我们发来邮件或信函，对本书的价值进行了肯定，同时也提出了一些很有见地的意见和建议。

　　最近几年，物联网技术在硬件、系统和应用等各个方面都有新的发展。为了反映物联网技术的进步，我们在这本次修订版中，适当增加了一些内容，主要在第1章概述中增加了反映物联网技术与应用发展新动态的综述性描述，在第8章物联网的计算技术中，增加了物联网与大数据方面的内容，还新增加了第7章视频监控物联网。

　　本书的主要内容如下：

　　第1章为物联网概述，介绍了物联网的概念模型和发展历史，重点描述了物联网的系统结构、关键技术及其应用。

　　第2章为传感器及其应用，介绍了传感器的概念和发展历史，给出了传感器的分类，重点介绍了传感器的应用方法，最后描述了传感器的发展方向。

　　第3章为近距离无线通信技术，重点介绍了典型近距离无线通信技术的原理、特点和应用等。

　　第4章为射频识别（RFID）技术，重点介绍了RFID技术的基本工作原理、系统构成、技术特点、技术标准和应用场景。

　　第5章为无线传感器网络（WSN），介绍了WSN的概念、发展、系统结构、协议和应用场景。

　　第6章为物联网的定位技术，介绍了定位技术的起源、发展历史以及在诸多领域的应用。

　　第7章为视频监控物联网，介绍智能视频监控系统的关键技术、应用和发展趋势。

　　第8章为物联网的计算技术，介绍了云计算、Web技术、嵌入式系统、中间件技术和物联网大数据技术。

　　第9章为物联网安全技术，主要介绍物联网多个层次的安全问题和相应技术方案。

　　修订版对配套的多媒体PPT文件也进行了改版，读者可从电子工业出版社相关网站免费下载。

　　本书由中南大学信息科学与工程学院计算机科学与技术系教授黄东军主持编写，并完成本次修订，第1章和第7章由黄东军教授撰写，刘连浩教授编写第2章，董健副教授编写第3章，高建良副教授编写第4章，刘伟荣副教授编写第5章，张士庚副教授编写第6章，王斌教授编写第8章，王伟平教授编写第9章。

　　本书能够修订再版，是广大读者支持的结果，是电子工业出版社和本书责任编辑田宏峰先生大力支持和专业周到工作的结果，借此机会，谨致以最衷心的感谢。

　　由于作者水平有限，本书的错误和疏漏在所难免，恳请广大读者提出宝贵意见和建议。联系邮箱：djhuang@csu.edu.cn。

　　黄东军

　　2017年4月于长沙

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