第2章_感知层
物联网概论-2版-第2章
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物联网概论（第2版）
2.4
应用层
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应用层
2.4.1 应用层的功能
2.4.2 物联网中间件
2.4.3 物联网应用场景
2.4.4 物联网应用所需的环境 2.4.5 物联网面临的挑战 2.4.6 物联网前景展望
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2.4.1 应用层的功能
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2.4.6 物联网前景展望
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信息不是单向传递的，也有交互或控制。
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物 联 网 体 系 架 构
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2.3.3 互联网
3．互联网的基本功能 互联网的功能主要有三个：数据通信、资源共享和分布处 理。数据通信是计算机最基本的功能，能够实现快速传送计算机与 终端、计算机与计算机之间的各种信息。计算机互联网络的目的就 是实现网络资源共享。互联网数据通信能力强，网上的计算机是相 对独立的，它们各自相互联系又相互独立。
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2.4.2 物联网中间件
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2.4.2 物联网中间件
2024年学习笔记信息系统项目管理师(第四版)第二章-信息技术发展
第⼆章-信息技术发展1-信息技术及其发展1.1-计算机软硬件、计算机⽹络1.计算机硬件是指计算机系统中有电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。
2.计算机软件是指计算机系统中的程序及文档，程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。
3.硬件和软件相互依存。
4.从网络的作用范围可将网络类别划分为：个人局域网（PAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）、公用网、专用网。
5.广域网协议主要包块：PPP 点对点协议、ISDN 综合业务数字网、xDSL、DDN 数字专线、x.25、FR 帧中继、ATM 异步传输模式。
6.IEEE 802 协议族：IEEE 802 规范定义了网卡如何访问传输介质（如光缆、双绞线、无线等），以及如何在传输介质上传输数据的方法，还定义了传输信息的网络设备之间连接的建立、维护和拆除的途径。
7.802.3（以太网的 CSMA/CD 载波监听多路访问/冲突检测协议）、802.11（无线局域网 WLAN 标准协议）。
8.OSI 七层网络模型从上到下：应用层（事务处理程序、文件传送协议）、表示层（管理数据的解密加密数据转换、格式化和文本压缩）、会话层（负责在网络中的两节点之间建立和维持通信，以及提供交互会话的管理功能）、传输层（提供建立、维护和拆除传送连接的功能）、网络层（网络地址 IP 地址翻译成对应物理地址 MAC 地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方，实现拥塞控制。
网际互联等）、数据链路层（物理地址寻址、数据的成帧、流量控制。
数据的检错重发等）、物理层（物理联网媒介，如电缆连线连接器）。
9.TCP/IP 是 Internet 的核心，共四层有：应用层（FTP 文件传输协议、TFTP 简单文件传输协议、HTTP 超文本传输协议、SMTP 简单邮件传输协议、DHCP 动态主机配置协议、Telnet 远程登录协议、DNS 域名系统、SNMP 简单网络管理协议）、传输层（TCP 传输控制协议、UDP 用户数据报协议）、网络层（IP 协议、ICMP 网络控制报文协议、IGMP 网际组管理协议、ARP 地址解析协议、RARP 反向地址解析协议）、网络接口层（底层协议，传输数据的物理媒介）。
物联网-第2章 物联网体系架构-物联网——体系结构、协议标准与无线通信-高泽华-清华大学出版社
2.2 网络传输层
➢ IPv6
➢ 地址空间巨大 ➢ 地址层次丰富 实现 IP 层网络安全 无状态自动配置
2.2 网络传输层
➢ 传输网与传感网的融合
2.3 应用层
➢ 应用层是物联网运行的驱动力，提供服务是物联网建设的价值所在。应用 层的核心功能在于站在更高的层次上管理、运用资源。感知层和传输层将 收集到的物品参数信息，汇总在应用层进行统一分析、挖掘、决策，用于 支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、控制、共享、互通，提升 信息的综合利用度。应用层是对物联网的信息进行处理和应用,面向各类 应用,实现信息的存储、数据的分析和挖掘、应用的决策等,涉及到海量信 息的智能分析处理、分布式计算、中间件等多种技术。 网络传输层 2.3 应用层 2.4 物联网体系构架
第2章 物联网体系架构
➢ 物联网是互联网向世界万物的延伸和扩展， 是以实现万物互联的一种网络。万物互联是 实现物与物、人与人、物与人之间的通信。 物联网系统架构和标准的技术体系包括：感 知层、传输层、应用层。
（1）感知网用于采集与传输环境信息 （2）接入网由一些网关或汇聚节点组成，为感知网与外部网络或控制中心之间的通信提
供基础通信接入设施 （3）网络基础设施是指下一代互联网NGN （4）中间件由负责大规模数据采集与处理的软件组成 （5）应用平台涉及未来各个行业，它们将有效使用物联网提供服务以提高生产和生活的
➢ 业务模式和流程
➢ 1.业务模式
➢ 业务定制模式 ➢ 公共服务模式 ➢ 灾害应急模式
➢ 2.业务描述语言
➢ XML ➢ UML ➢ BPEL
➢ 3.业务流程
2.3 应用层
➢ 服务资源
➢ 1.标识
第2章_感知层
收发模块
发射机 Transmitter 接收机 Receiver
其它I/O接口
天线
③天线(Antenna) 定义：是一种以电磁波的形式把前端射频功率信号接收进来 或辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件。
功能：实现行波与自由空间波能量的转化。
类型：电子标签天线和读写器天线。电子标签天线和电 子标签集成为一体，负责接收能量；读写器天线既可内置于读 写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连， 用来发射能量。
由1个主控站、5个监测站、4个地面天线组成。 负责收集由卫星传回的信息，并计算卫星星历、相对距离，
大气校正等数据。
用户设备部分：
即用户GPS信号接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的
信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航
和定位工作。
定位原理： GPS使用24颗人造卫星所形成的网络来三角定位接收器的位置，
红外线和超声波测距定位技术 红外线IR (Infrared Ray)定位原理：红外线发射器发射的红 外射线，通过安装在室内的光电传感器接收进行定位。 特点：定位精度高，但光线受障碍物影响，只能短距离定位。 超声波UW(Ultrasonic Wave)的定位原理：与GPS基本相同， 但采用反射法测距。即发射超声波并接收由被测物反射的回波， 根据回波与发射波的时间差计算出待测距离。 特点：整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应 和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，成 本太高。
2 1 2 2
2
(x, y, z) 为待求的接收机位置， di 为卫星到接收机的距离， (xi, yi, zi) 为卫星瞬时位置（由星历计算得到）。
物联网概论试题及答案
物联网概论试题及答案第1章习题一、选择题1.“智慧地球”是B公司提出的，并得到奥巴马总统的支持。
A)IntelB)IBMC)TID)Google2.RFID属于物联网的_D_层。
A)应用B)网络C)业务D)感知3.物联网有四个关键性的技术，B_能够接收物品“讲话”的内容？4.下列哪项不属于在物联网存在的问题_____A______。
A)制造技术B)IP地址问题C)终端问题D)安全问题二、填空题1.物联网的理念是基于__互联网___、___射频识别技术(RFID)__、____电子代码(EPC)_，在计算机互联网的基础上，利用___射频识别技术__、___无线数据通信技术_等，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。
2.中国的第一个提出建设物联网城市是___无锡_。
3.物联网包含体系结构有三层，分别是__感知层_、___网络层_和___应用层___。
基于应用服务设想，物联网可以分为感知、传输、支撑、应用四大部分，其中感知和传输属于硬件系统中的___感知层__和____网络层__，感知层和网络层，支撑和应用属于软件系统中的___应用__应用层。
4.物联网的显著特点是__技术高度集成_、____学科复杂交叉_和___综合应用广泛__。
5.物联网，较直接地说，就是把世界所有的物体连接起来形成的网络，其关键技术有____RFID_、___传感技术_、___无线网络技术__和___人工智能技术__，其核心是___智能技术__，能让物品“开口说话”的是__RFID__。
简述十五年周期定律和摩尔定律。
答：十五年周期定律：计算模式每隔15年发生一次变革。
摩尔定律：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
简要概述物联网的体系结构。
分析物联网的关键技术和应用难点。
答：关键技术为RFID、无线网络技术、传感技术、人工智能技术。
应用难点在于其技术标准问题、数据安全问题、IP地址问题、终端问题。
第二章 人机一体化
第一节 自动化制造系统的人机一体化基本概念
一、人机一体化制造系统的定义
所谓人机一体化制造系统，就是人与具有适 度自动化水平的制造设备和控制系统共同组成一 个系统，各自执行自己最擅长的工作，人与机器 (制造设备)共同感知、共同决策、共同工作，从而 突破传统自动化制造系统将人排除在外的旧格局， 形成新一代人机有机结合的适度自动化制造系统。
第二章－人机一体化分析与设计
第二章－人机一体化分析与设计
第二章－人机一体化分析与设计
第二章－人机一体化分析与设计
第二章－人机一体化分析与设计
(四)加工设备的布置与作业空间设计 制造系统中的机器设备体积大，工作时常伴有噪声、
切屑和油污产生，为使操作安全、舒适和维护管 理方便，井保证整个作业区顺利取送工件，自动 化制造系统中的机器设备需要进行作业空间设计。
第二章－人机一体化分析与设计
1．机器设备的平面排列布置 1)纵向排列布置 2)横向排列布置 3)斜向排列布置
第二章－人机一体化分析与设计
(三)初步设计
进入初步设计阶段，系统的各个硬件，各个专 业的设计活动都全面展开，这时应始终注意 人机一体化要求与各个硬件、软件设计与设 计决策的协调一致性，保证系统设计的全过 程都有人机工程专业设计人员的参与，都应 考虑到人的影响因素。 人机一体化制造系统的初步设计是指围绕系 统设计所进行的功能分配、作业要求研究和 作业分析。
第二章－人机一体化分析与设计
二、自动化制造系统的人机一体化总体结构
在人机一体化制造系统定义下的自动化制造系统在三 个层面上实现一体化，即感知层面、控制层面(对输入 系统的信息判断、识别推理、决策和创造)和执行层面， 三个层面的有机结合，就构成了人机一体化制造系统 的总体结构。
第二章 物联网的概念和特征
3．智能处理
2.2 物联网的技术特征
物联网的目的是实现对各种物品（包括人）进行智能化识别、定位、跟踪
、监控和管理等功能。需要通过云计算、人工智能等智能计算技术，对海
量数据进行存储、分析和处理，针对不同的应用需求，对物品实施智能化
Hale Waihona Puke 的控制。2.3物联网的基本模型
物联网的C3SD技术结构。 如图所示。 即建立在
2.4物联网的知识体系
2.4物联网的知识体系
（3）课程体系 为了支撑上述知识体系，可以开设如下课程组合，来覆盖上述知识领域和知识单元： 按照计算机类招生的课程组合，包括7门课程，如图所示。 其中， 1. 物联网技术导论，覆盖知识领域CM概念与模型； 2. 传感标识与定位，覆盖知识领域ID标识与感知 3. 无线传感器网络，覆盖知识领域CL通信与定位和ID的部分知识单元 4. 云计算与大数据，覆盖知识领域CP 计算与平台和DI数据与智能 5. 物联网信息安全，覆盖知识领域SP安全与隐私 6. 物联网智能控制，覆盖知识领域CT控制与执行 7. 物联网工程与应用，覆盖知识领域PD工程与应用
2G网络
物联网管理中心
物联网信息中心
（编码、认证、鉴
（算法库、样本
权、计费） 3G网络 库、信息库） 4G网络
行业专家系统
RFID 读写器
M2M 终端
传感器网关
传感器网关
物联网 感知层
RFID标签 传感器 摄像头
传感器网络
传感器网络
2.4物联网的知识体系
物联网工程专业的基础知识应至少包括：
算法与程序设计（离散数学、算法设计、数据结构、程序语言） 电路与电子技术（数电、模电、电路） 计算机系统（组成、系统结构、操作系统、微机与接口） 计算机网络（网络原理、网络安全） 数据库系统（数据、数据库原理、数据处理） 嵌入式系统 （MCU、嵌入式操作系统）
第二章 人机一体化
二、自动化制造系统的人机一体化总体结构
人在操作过程中，机器通过显示器 将信息传递给人的感觉器官(如眼 睛、耳朵等)，经中枢神经系统对 信息进行处理后，再指挥运动系 统(如手、脚等)操纵机器的控制器、 改变机器所处的状态。由此可见， 从机器传来的信息，通过人这个 “环节”又返回到机器，从而形 成一个闭环系统。人机所处的外 部环境因素(如温度、照明、噪声、 振动等)也将不断影响和干扰此系 统的效率。因此，从广义来讲， 人机系统又称人—机—环境系统。
(一)感知层面上的人机联合感知 人的视觉、听觉、嗅觉、运动觉、触觉等 感知系统和机器的感知系统对输人系统的加 工信息、环境信息联合进行多维综合信息感 知。（输入自动化制造系统的毛坯、加工指 令、工艺文件、工艺装备、零件数量、作业 计划及外部环境温度、照明、运输、在制品 库存。）
第二章－人机一体化分析与设计
机器系统可精确感知系统输入信息，环境信息， 人及机器本身的定量信息(如；毛坯几何尺寸、 加工工序要求、切削速度、环境温度、压力、 振动、人的心电、脑电信号等)，并可通过拓 宽感知范围感知人类不能感知的信息(如微波、 红外、超声波等)；
第二章－人机一体化分析与设计
(二)控制层面上采用人机共同决策
第二章－人机一体化分析与设计
2．作业要求研究 每一项分配给人的功能都对人的作业提出作业品质的 要求，例如精度、速度、技能、培训时间、满意度， 设计者必须弄清与作业要求相关的人体特征，作为后 续人机界面设计、作业辅助设计的依据。
第二章－人机一体化分析与设计
1．功能分配 功能分配是指把已定义的系统功能，按照一定的分配
原则，“分配”给人、机器或软件。设计者根据已 经掌握的资料和人机特性制定分配原则。有的系统 功能分配是直接的、自然的，但也有的系统功熊分 配需要更详尽的研究才能制定出分配方案 关于人的功能分配要考虑： 1、人是否有“能力”实现该功能；这是针对人力资源 特征而判断的； 2，预测人是否乐意长时间从事这一功能。这是因为人 也许具备完成某项功能的技能和知识，但缺乏做好 该功能的作业动机，也不能保证系统功能的正常完 成。
智慧农业物联网基础设施建设方案
智慧农业物联网基础设施建设方案第一章智慧农业物联网概述 (3)1.1 智慧农业物联网的定义 (3)1.2 智慧农业物联网的发展历程 (3)1.2.1 起步阶段 (3)1.2.2 发展阶段 (3)1.2.3 深化阶段 (4)1.3 智慧农业物联网的架构 (4)1.3.1 感知层 (4)1.3.2 传输层 (4)1.3.3 处理层 (4)1.3.4 应用层 (4)第二章物联网感知层建设 (4)2.1 感知层设备选型 (4)2.1.1 设备类型 (4)2.1.2 设备选型原则 (5)2.2 感知层网络架构设计 (5)2.2.1 网络拓扑结构 (5)2.2.2 通信协议 (5)2.3 感知层数据处理与分析 (5)2.3.1 数据预处理 (5)2.3.2 数据存储与管理 (6)2.3.3 数据分析与应用 (6)第三章物联网传输层建设 (6)3.1 传输层技术选型 (6)3.2 传输层网络架构设计 (7)3.3 传输层数据安全与隐私保护 (7)第四章物联网平台层建设 (7)4.1 平台层架构设计 (7)4.1.1 设计原则 (7)4.1.2 架构设计 (8)4.2 平台层功能模块设计 (8)4.2.1 数据处理模块 (8)4.2.2 数据分析模块 (8)4.2.3 数据管理模块 (8)4.2.4 服务模块 (8)4.2.5 用户管理模块 (8)4.3 平台层数据管理与分析 (9)4.3.1 数据管理 (9)4.3.2 数据分析 (9)第五章物联网应用层建设 (9)5.1 应用层业务场景分析 (9)5.3 应用层数据可视化与展示 (10)第六章农业物联网基础设施建设与管理 (11)6.1 基础设施建设规划 (11)6.1.1 规划原则 (11)6.1.2 规划内容 (11)6.2 基础设施运维管理 (11)6.2.1 运维管理体系 (11)6.2.2 运维管理内容 (11)6.3 基础设施安全与防护 (12)6.3.1 安全防护策略 (12)6.3.2 安全防护措施 (12)第七章农业物联网技术标准与规范 (12)7.1 技术标准制定 (12)7.1.1 制定原则 (12)7.1.2 制定内容 (12)7.2 技术规范编写 (13)7.2.1 编写原则 (13)7.2.2 编写内容 (13)7.3 技术标准与规范的推广与应用 (13)7.3.1 推广措施 (13)7.3.2 应用领域 (14)第八章农业物联网政策与法规 (14)8.1 政策与法规制定 (14)8.1.1 政策背景与目标 (14)8.1.2 政策与法规内容 (14)8.2 政策与法规宣传与推广 (14)8.2.1 宣传与推广策略 (14)8.2.2 宣传与推广手段 (15)8.3 政策与法规的监督与执行 (15)8.3.1 监督与执行机制 (15)8.3.2 监督与执行措施 (15)第九章农业物联网人才培养与教育 (15)9.1 人才培养体系构建 (15)9.1.1 建立多元化人才培养模式 (15)9.1.2 完善课程体系 (16)9.1.3 加强师资队伍建设 (16)9.1.4 建立产学研一体化人才培养平台 (16)9.2 教育培训课程设置 (16)9.2.1 基础课程 (16)9.2.2 专业课程 (16)9.2.3 实践课程 (16)9.2.4 创新与创业课程 (16)9.3 人才培养与教育成果评价 (16)9.3.2 评价方法与手段 (17)9.3.3 持续改进与优化 (17)第十章农业物联网项目实施与运营 (17)10.1 项目策划与立项 (17)10.1.1 项目背景分析 (17)10.1.2 项目目标与任务 (17)10.1.3 项目可行性分析 (17)10.1.4 项目立项程序 (17)10.2 项目实施与管理 (18)10.2.1 项目组织与管理 (18)10.2.2 技术研发与集成 (18)10.2.3 项目施工与验收 (18)10.2.4 项目培训与推广 (18)10.3 项目运营与维护 (18)10.3.1 运营模式设计 (18)10.3.2 运营团队建设 (18)10.3.3 数据分析与决策支持 (18)10.3.4 项目运维与优化 (18)10.3.5 项目效益评估与持续改进 (19)第一章智慧农业物联网概述1.1 智慧农业物联网的定义智慧农业物联网是指在农业生产过程中，运用物联网技术，将农业生产环境、农业生产要素和农业生产过程进行实时监测、智能分析与管理，以实现农业生产自动化、信息化和智能化的一种新型农业生产模式。
物联网概论-第2章 物联网体系架构
物 联 网 概 论
2.4.5 物联网应用面临的挑战
标准是对社会生活和经济技术活动的统一规定， 标准的制定是以最新的科学技术和实践成果为基础，它 为技术的进一步发展创建了一个稳固的平台。目前还没 有全球统一的物联网标准体系，物联网处于全球多个标 准体系共存的阶段。物联网在我国的发展还出于初级阶 段，我国面临着物联网标准体系的建设问题。
物 联 网 概 论
2.4 应用层
2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 应用层功能 物联网中间件 物联网应用场景 物联网应用所需的环境 物联网应用面临的挑战 物联网应用前景展望
物 联 网 概 论
2.4.1 应用层功能
物联网应用层解决的是信息处理和人机交 互的问题，网络层传输而来的数据在这一层进入各 行各业、各种类型的信息处理系统，并通过各种设 备与人进行交互。应用层主要由二个子层构成，其 一是物联网中间件，其二是物联网应用场景。
物 联 网 概 论
2.2 感知层
2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 感知层功能 物品标识与数据采集 自组织网络 信息短距离传输
物 联 网 概 论
2.2.1 感知层功能
1. 信息获取。首先，信息获取与物品的标识符相关。其 次，信息获取与数据采集技术相关，数据采集技术主要 有自动识别技术和传感技术。 2. 信息短距离传输。信息短距离传输是指收集终端装置 采集的信息，并负责将信息在终端装置和网关之间双向 传送。
互联网是由计算机网络相互连接而成。从计算机 网络组成的角度来看，典型的计算机网络从逻辑上可以 分为两部分：资源子网和通信子网。资源子网由主计算 机系统、终端、连网外部设备、各种信息资源等组成。 资源子网负责全网的数据处理业务，负责向网络用户提 供各种网络资源和网络服务。通信子网由一些专用的通 信控制处理机和连接它们的通信线路组成，完成网络数 据传输、转发等通信处理的任务。
物联网技术导论 总复习
UMTS/ WCDMA
CDMA2000EVDO
TD-SCDMA WiMAX
语音业务
语音业务 低速数据业务
数据业务
宽带业务
重要概念：
1. MIMO 2. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 3. LTE（Long Term Evolution） 下行有100M， IP V6,
第5章 互联网技术
TCP/IP的5层模型
OSI七层模型
第6章 数据融合和数据库
1，数据融合： 是指利用计算机对按时序获得的若干观测信 息，在一定准则下加以自动分析、综合，以完成所需的决 策和评估任务而进行的信息处理技术。
2，数据融合的分类：
低层（数据级或像素级）直接在采集到的原始数据层上进行的融合
3. 智能医疗是将物联网应用于医疗领域，借助数字化、可 视化、自动感知、智能处理技术，实现感知技术、计算 机技术、通信技术、智能技术与医疗技术的融合，将有 限的医疗资源提供给更多的人共享
综合应用2
4. 智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人 的智能，具有思维，感知，学习，推理判断和自行解决 物流中某些问题的能力 5. 智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础 主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现 代控制技术所组成
第4章 定位和位置服务
位置信息的三要素：空间 时间 身份信息 四种定位系统： 1. 卫星定位：GPS的系统组成，定位原理，典型应用和优 缺点。 2. 蜂窝基站定位： 3. 无线室内环境定位技术： 基于距离（差）的定位距离测量的两种方法 ToA, TDoA的原 理和优缺点 基于测量信号接收到达角度AOA的原理 2 基于信号特征的定位 RSSI： Pr d t PGt Gr 4 d 4. 新兴定位系统：A-GPS，网络定位
《物联网技术与应用》教学大纲-物联网导论教学大纲
《物联网技术与应用》课程教学大纲（《物联网导论》课程教学大纲）（2018版）一、课程编码及课程名称课程编码：课程名称（中文）：物联网技术与应用（英文）：The technology and application of the Internet of things二、学时及学分总学时数：40，其中，讲授学时：24，实验（实践）学时：16。
学分：2.5三、适用专业及开设学期适用专业：计算机科学与技术、物联网工程（本科）开设学期：第5学期四、课程性质、目标和任务本课程是物联网工程和计算机专业的一门专业基础课，是通过理论和实践教学，使学生较好地掌握物联网、RFID和无线传感器网络的基本概念、原理、技术和应用；物联网行业发展趋势和前景；熟练物联网相关技术理论。
为今后深入学习物联网工程专业课程作铺垫。
五、课程基本要求本课程是物联网工程和计算机专业的一门专业基础课，是通过理论和实践教学，主要让学生掌握物联网概论、物联网感知层技术、物联网网络层技术、物联网应用层技术、物联网信息安全技术以及物联网在各个领域的典型应用。
该课程帮助学生理解物联网的概念，开阔学术视野，启发学习兴趣。
通过课程学习，主要让学生具备以下能力：1.熟悉物联网的基本组成，理解感知层、网络层、应用层的功能，了解物联网所需环境及面临的挑战；2.掌握感知层的概念、作用，理解常见传感器的类型、特征，了解传感器的语音，掌握不同类型传感器的工作原理，掌握传感器选择的一般原则。
3.掌握无线传感器网络的特点、核心技术及协议，了解无线传感器网络应用。
4.掌握物联网应用层的基本概念。
了解云计算与大数据在物联网中的应用。
5.了解信息安全基础知识，了解物联网网络安全威胁趋势的发展。
6.掌握我国物联网应用的重点领域。
7.了解物联网产业的发展趋势。
六、课程教学内容第一章物联网概论（共8学时，其中实验4学时）（一）本章教学目的和要求了解物联网发展与背景；了解物联网的定义；理解物联网的关键技术；掌握物联网的特点；掌握物联网相关研究与发展。
物联网工程导论课后习题答案
第1章物联网概论1.简述物联网的定义物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。
2.简述物联网应具备的三个特征（1）全面感知：利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取；（2）可靠传送：通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享；（3）智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。
3.简述信息浪潮15年定律的内容“计算模式每隔15年发生一次变革”被称为“15年周期定律”。
4.请解释以下名词：RFID；EPCRFID：Radio Frequency Identification射频识别。
EPC：Electronic Product Code产品电子代码。
5.物联网的三大推动力分别是什么？政府；企业；教育界与科技界。
6.国家提出的战略性新兴产业领域，主要包括哪七个方面？1）、节能环保产业；2）、新一代信息技术产业；3）、生物产业；4）、高端装备制造产业；5）、新能源产业；6）、新材料产业；7）、新能源汽车产业。
第2章物联网应用案例11.请说出数字城市发展的两个阶段数字化是数字城市发展的第一阶段。
在这一阶段，数字城市实现了无纸化、自动化办公，同时网络基础设施建设完成。
信息化是数字城市发展的第二阶段。
政府信息化、产业信息化、领域信息化和社会信息化发展迅速，各个部门内部形成有效的信息系统。
2.什么是智慧城市？智慧城市是充分利用数字化及相关计算机技术和手段，对城市基础设施与生活发展相关的各方面内容进行全方面的信息化处理和利用，具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字网络化管理、服务与决策功能的信息体系。
3.谈谈数字城市与智慧城市的区别一是关注点不同。
《系统集成项目管理工程师教材》第3版第二章《信息技术发展》!
《系统集成项目管理工程师教材》第3版第二章《信息技术发展》详细知识点一、信息技术概述1：定义：信息技术是以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合，用于对声音、图像、文字、数字和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、存储、传播和使用。
2：分类：按表现形态可分为硬技术（物化技术）与软技术（非物化技术）。
硬技术包括各种信息设备及其功能，如传感器、服务器、智能手机等；软技术则指有关信息获取与处理的各种知识、方法与技能，如语言文字技术、数据统计分析技术等。
二、计算机硬件与软件1：计算机硬件包括控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。
控制器负责发出控制信息，使指令执行过程逐步进行；运算器对数据进行算术和逻辑运算；存储器分为内存和外存，用于存储程序和数据；输入设备和输出设备则分别用于信息的输入和输出。
·2：计算机软件分为系统软件、应用软件和中间件。
系统软件负责控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行；应用软件则是用户可使用的各种程序设计语言及程序集合；中间件位于平台和应用之间，提供通用服务。
三、新一代信息技术及应用1. 物联网（IoT）·定义：物联网主要解决物品与物品（T2T）、人与物品（H2T）、人与人（H2H）之间的互连。
:架构：分为感知层、网络层和应用层。
感知层由各种传感器构成，负责识别物体和采集信息；网络层由互联网、广电网等组成，负责信息传递和处理；应用层则是物联网和用户的接口，实现智能应用。
·关键技术：包括传感器技术、RFID技术、微机电系统（MEMS）等。
2. 云计算（Cloud Computing）·定义：云计算是分布式计算的一种，通过网络将计算任务分解成小程序，通过多台服务器组成的系统进行处理和分析，并将结果返回给用户。
服务类型：包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。
·特点：基于互联网的计算方式，按需提供共享的软件资源、计算资源、存储资源和信息资源。
智慧树知到《物联网通信技术及应用》章节测试答案
智慧树知到《物联⽹通信技术及应⽤》章节测试答案智慧树知到《物联⽹通信技术及应⽤》章节测试答案第⼀章1、三层结构类型的物联⽹不包括（）。
感知层⽹络层应⽤层会话层答案: 会话层2、物联⽹的核⼼是（）。
应⽤产业技术标准答案: 应⽤3、（）对接收的信号进⾏解调和译码然后送到后台软件系统处理。
射频卡读写器天线中间件答案: 读写器4、IBM智能地球战略的主要构成部分（）。
应⽤软件RFID标签实时信息处理软件传感器答案: RFID标签,实时信息处理软件,传感器5、传感器不是感知延伸层获取数据的⼀种设备。
对错答案: 错6、传感⽹是物联⽹的组成部分。
对错答案: 对7、物联⽹是互联⽹的延伸。
对错答案: 对8、泛在⽹是物联⽹发展的愿景。
对错答案: 对9、数据传送⽹可由公众固定⽹、公众移动通信⽹、公众数据⽹及其他专⽤传送⽹构成。
对答案: 对10、物联⽹感知控制层包括数据采集⼦层、短距离通信传输⼦层和协同信息处理⼦层。
对错答案: 对第⼆章1、__是消息包含的有效内容。
电压信号频率信号数据信息答案: 信息2、_在传输过程中不仅具有较⾼的抗⼲扰性，还可以通过压缩，占⽤较少的带宽，实现在相同的带宽内传输更多、更⾼⾳频、视频等数字信号的效果。
模拟信号数字信号光纤信号有线电视答案: 数字信号3、在____通信的传送⽅式下，可以得到更⾼的数据传输速度。
单⼯半双⼯全双⼯随机答案: 全双⼯4、在描述可靠性时，____系统，常⽤误码率和误信率来表⽰。
数字通信模拟通信基带通信频带通信答案: 数字通信5、____描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最⼤传输速率与信道带宽、信号噪声功率⽐之间的关系。
平稳随机过程⾹农定理⾼斯噪声概率分布答案: ⾹农定理6、⽆线电、⽹络信号不属于消息。
对错答案: 错7、通信系统中的信号可以分为模拟信号和数字信号。
对答案: 对8、度量⽅法与消息的重要程度⽆关。
对错答案: 对9、信息是消息中包含的有效内容。
对错答案: 对10、通信⽬的是传输消息中所包含的信息。
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t1: 接收机接收到卫星信号
Δt = ？
GPS信号时间延迟Δ t = 码元宽度tu × 移位数
传输一个bit所需要的时间。 tu=1 / f f是信号传输频率，已知数。
星站距离 = 光速 × 码元宽度tu × 移位数
（2）室内定位技术 室内定位技术主要有红外线/超声波定位技术、ZigBee/UWB 定位技术、RFID定位技术、Wi-Fi/蓝牙定位技术等。
编/译码器 MEM ALU
收发模块
发射机 Transmitter 接收机 Receiver
其它I/O接口
天线
③天线(Antenna) 定义：是一种以电磁波的形式把前端射频功率信号接收进来 或辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件。
功能：实现行波与自由空间波能量的转化。
类型：电子标签天线和读写器天线。电子标签天线和电 子标签集成为一体，负责接收能量；读写器天线既可内置于读 写器中，也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连， 用来发射能量。
RFID 标签结构示意图
②阅读器(Reader) 定义：阅读器，也称为读写器、查询器、读卡器等
功能：主要负责将主机的读写命令加密后传送到电子标签， 将电子标签返回的数据初始化、解密后送到主机。 组成：主要由收发模块+控制模块（微处理器）+接口电路 +天线等4部分组成。
接口电路 数据 交换 管理 系统 串行接口 网络接口 通 信 接 口 控制模块
特点及应用：
磁卡可方便地写入、储存、改写信息内容，使用方便，成本低。 可用于信用卡、银行卡、社保卡、证券交易卡、地铁卡。
磁卡工作原理
磁条是由一些微小的磁粒（铁磁材料）附着于类似塑料胶带 上形成的，铁磁材料是一种在外部磁场移走以后仍然可以保留磁 性的物质。
磁粒极性N-S，S-N 磁头磁通量变化 线圈等效电感抗变化 检测电压变化
信号，当装设有电子标签的设备进入发射天线工作区域时，电 子标签内产生感应电流，获得能量被激活；
电子标签将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去； 系统接收天线接收到电子标签发送来的载波信号，经天线调
节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码，送 到后台主系统进行相关处理；
主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做
第2 章
感知层
感知层含义 感知层是物联网的基础，有大量的具有感知、通信、识 别能力的智能物体（即各种传感器、RFID芯片、GPS终端设备、 智能家电等，也称为感知节点）组成。
1、 传感器
传感器定义：
一种能感受规定的被测量件，并按照一定的规律转换成可
用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器结构
显示器
被测量
敏感 非电量 元件
转换 电量 变换 标准电量 元件 电路 辅助电源
记录仪 数据处理仪器
传感器类型及其功能
力传感器
温湿度传感器
光电传感器
2、RFID与自动识别技术
1）磁卡识别技术
磁卡是一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录字符 和数字信息，与各种磁卡读写器配合，用来标识身份或其他用途。
由1个主控站、5个监测站、4个地面天线组成。 负责收集由卫星传回的信息，并计算卫星星历、相对距离，
大气校正等数据。
用户设备部分：
即用户GPS信号接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的
信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航
和定位工作。
定位原理： GPS使用24颗人造卫星所形成的网络来三角定位接收器的位置，
串行E2PROM 芯片AT24C02
IC卡触点位置
IC卡触点位置
IC卡触点功能定义
IC卡工作原理
读卡器
IC卡
通过I2C总线协议，实现读卡器与IC卡实现数据传输。
3)RFID 射频识别技术
RFID系统的组成
4部分：
电子标签
阅读器 射频天线 后台计算机
①电子标签
定义：电子标签，也称射频卡（Radio Frequency ，简称 RF卡）或应答器，装设在被识别的物体对象上。 组成： “耦合元件+芯片”，其中包含带加密逻辑、电可 擦除、可编程只读存储器EEPROM、微处理器CPU、射频收 发及相关电路。 功能：电子标签具有智能读写和加密通信的功能。通过无 线电波与读写设备进行数据交换，工作的能量是由阅读器发出 的射频脉冲提供。 特点：每个电子标签具有唯一的EPC标识，利用阅读器， 可以方便、精确的了解物品信息。
2)IC卡识别技术 IC卡(Integrated Circuit ，简称IC卡)，即集成电路卡，是将 集成电路芯片镶嵌于塑料基片的指定位置上，以存储、读取和修 改信息。
特点及应用： 便于携带、存储量大、保密性好、无法被破译及仿造。 已被广泛应用于金融、交通、通讯、医疗、身份证明等众多领域。
IC卡内部结构
GPS系统由3个独立部分组成： 卫星空间部分、 地面监控部分和 用户GPS接收机三部分组成。
卫星空间部分：
由24颗人造卫星构成， 其中21颗工作，3颗备用。 24颗卫星均匀分布在6个轨道面上，使地球表面任何地方在任 一时刻都有至少6颗卫星在视线之内，可达到准确定位和跟踪。
地面监控部分：
并提供经纬度坐标，可以达到准确定位。但GPS定位的位置需要
在可看见人造卫星或轨道所经过的地方，因此只用于室外定位。
定位点的观测方程
d ( x y1 ) ( y y1 ) ( z z1 ) 2 2 2 2 d 2 ( x x2 ) ( y y2 ) ( z z2 ) 2 2 2 2 d ( x x ) ( y y ) ( z z ) 3 3 3 3
出相应的处理和控制，发出指令信号控来判定移动用户位置的测量和计算方法，即定 位算法。简单地说，就是通过对接收到的无线电波的一些参数进行 测量，再利用定位算法计算出被测目标的具体位置。 类型：室外全球定位技术和室内近距离定位技术。 （1）室外全球GPS定位系统 定义：GPS（Global Position System）是以人造卫星为基础 的无线电导航定位系统，是目前世界上最常用的卫星导航系统。 全球4大定位系统： GNSS(全星球导航定位系统)：美国1994年建成，耗资300亿美元。 GLONASS（格洛纳斯）：俄罗斯2007建成，耗资30多亿美元。 “伽利略计划”：欧盟2008年运营，耗资30多亿美元。 北斗卫星导航系统：中国，2012年末，自主研发。
红外线和超声波测距定位技术 红外线IR (Infrared Ray)定位原理：红外线发射器发射的红 外射线，通过安装在室内的光电传感器接收进行定位。 特点：定位精度高，但光线受障碍物影响，只能短距离定位。 超声波UW(Ultrasonic Wave)的定位原理：与GPS基本相同， 但采用反射法测距。即发射超声波并接收由被测物反射的回波， 根据回波与发射波的时间差计算出待测距离。 特点：整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应 和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，成 本太高。
④后台处理机(Processor) 后台处理机即主计算机系统。RFID通过阅读器的RS232或 RS485标准接口与后台处理机连接，进行数据交换。
功能：主要完成数据信息的存储及管理、对电子标签进行读 写和控制和管理等功能。
RFID系统的工作原理
RFID工作原理示意图
安装在固定位置的阅读器通过发射天线发送一定频率的射频
2 1 2 2
2
(x, y, z) 为待求的接收机位置， di 为卫星到接收机的距离， (xi, yi, zi) 为卫星瞬时位置（由星历计算得到）。
卫星信号是电磁波，以光速传播。 卫星距地面很远，轨道高度为20200km。
如何求算电磁波信号传播时间？
t0: 卫星发出码信号
t0: 接收机同步产生相同的码信号