《物联网技术导论》课程教学大纲

《物联网技术导论》课程

教学大纲

（适用于2013级应用电子技术专业）

物理与工程技术学院

二〇一五年八月

《物联网技术导论》课程教学大纲

【课程编号】07112034 【课程类别】专业技能选修课

【学分数】 3 【适用专业】应用电子技术

【学时数】36 【编写日期】2015年08月

一、课程教学目标

1.知识与过程

本课程的是应用电子技术专业的一门专业技能选修课。物联网技术导论课程旨在帮助学生对物联网有一个整体认识，掌握其体系结构和相关技术。通过对自动识别技术与RFID、传感技术、定位系统、智能信息设备的学习，掌握感知识别层的基本知识；通过对无线宽带网、无限低速网、移动通信网的学习，掌握网络构建层的基本知识；通过对大数据与海量信息存储、数据库系统、物联网中的信息安全与隐私保护的学习，掌握管理服务层的基本知识；通过对智能交通、智能物流、智能建筑等系统的学习，了解物联网技术在多个领域中的应用；最后还应将物联网前沿状况介绍给学生。在这个过程中强调掌握物联网涉及的基本概念和知识，提高自身对不断变化的物联网的适应能力。

2.技能与方法

本课程应当使学生掌握一定的物联网相关技术。待有实验条件的情况下，通过RFID实验箱，掌握低频、高频、超高频和2.4G 有源RFID 读写器、原理机、标签的原理及应用；物联网综合实验箱，掌握低功耗WiFi、ZigBee、Bluetooth 4.0 BLE、IPv6等多种无线传感网络。通过智能交通、智能物流、智能建筑等几个实际应用案例，掌握综合应用层；通过无线自组织网络路由、物联网管理:调试与诊断、认知无线电、移动计算中的群智感知，了解物联网前沿技术和应用。最终，对物联网有一个较清晰和全面的认识，并具备运用物联网理论分析解决实际问题的能力，为将来从事物联网及相关领域的技术开发、产品设计与生产奠定一定的基础和实践能力。

3.情感态度与价值观

伴随着知识的学习，技能的训练，培养学生对新鲜事物的兴趣，激发学习动力，养成对新事物的好奇心和求知欲。特别是一些新技术，不仅是技术的更新，更要关注的是观念的改变，社会生活方式的改变。大数据不仅是数据体量变大，海量、共享、连接是新时代的人文新观念。

二、课程重点、难点与解决办法

课程重点：物联网的基本概念；物联网体系结构；物联网关键技术；综合应用，如智能物流；智能交通等。

课程难点：物联网概论是一门多学科交叉、高度集成的课程，它涉及计算机科学与技术、传感器技术、通信工程、控制科学与工程等多个学科，要求学生具有相关领域的基础知识，这是一个总的难点。具体还涉及：

1．物联网的基本组成，感知层、网络层及应用层的功能；

2．无线传感器网络技术；

3．无线通信技术。

解决办法：首先，要意识到面对如此庞大的内容，学生先修课程不足，再加之对物联网领域的感性和理性认知的缺乏，对课程内容要有所取舍，详略得当才是。在36学时教学中，本着有效完成课程目标，重整体知识框架的构建，轻技术细节深入的基本原则，注重建立学生对物联网这一新兴领域的好奇和兴趣。在管理服务中的大数据与海量存储部分，对Google 数据技术的三宝（即Google File System、MapReduce、BigTable），关注为学生建立大数据正在变革我们的生活、工作和思维，大数据开启了一次重大的时代转型。比如从传统思维对因果关系的渴求，转为关注相关关系。通过这样的观念碰撞，培养出对人类的认知和和应对世界交流方式全新挑战的能力。其次，在选用教材的基础上，适当补充一定的基础知识，如传感网技术等内容；最后，利用练习帮助完成教学目标，在每个练习项目中，设计若干需要学生思考和查证的内容，分析解决问题，从而帮助理解并建立概念，最终取得事半功倍的效果。

三、整体学时分配

四、课程内容安排

（一）第一章物联网概述

主要内容：

物联网的起源与发展、核心技术、主要特点、发展趋势、应用前景。

教学要求：

掌握物联网的发展背景、定义、特征、安全等概念，以及物联网的4层体系结构和功能划分，对物联网有一个全局的认识，激发出探索物联网世界的兴趣。

重点：建立物联网四层的架构以及各层的基本功能。

（二）第二章自动识别技术与RFID

主要内容：

自动识别技术，包含光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术、条形码技术、射频识别技术；RFID的历史和现状；RFID技术分析，包含阅读器、天线、标签、频率；RFID和物联网。

教学要求：

认识让物品“开口说话，发布信息”是物联网最独特的部分。掌握各类位于感知识别层的信息生成设备，重点掌握RFID的体系架构、工作原理、标准和它在各行各业中的广泛应用。

重点：各类自动识别技术以及RFID。

难点：RFID与其它识别技术的区别。

（三）第三章无线传感网

主要内容：

传感器技术的发展历史；硬件平台，包含传感器、微处理器、通信芯片、供能装置；传感器的操作系统，包含TinyOS、Contiki OS；传感器网络组网技术，包含选路指标ETX、路由协议CTP、数据分发协议、路由协议的新挑战；无线传感网的应用，如军事监测系统、煤矿监测系统、医疗监控系统。

教学要求：

继续学习感知层技术。掌握传感器的基本概念以及发展历史、传感器的结构、分类、特点、一般特性；了解传感器硬件平台和操作系统；掌握无线传感网络的体系结构、主要特征、关键技术和现状挑战。

重点：无线网传感器以及无线传网。

难点：无线传感网与RFID的区别。

（四）第四章定位系统

主要内容：

基于位置的服务；定位系统中的GPS卫星定位系统、蜂窝基站定位、室内精确定位、WiFi 基站定位；定位技术中基于距离的定位、基于距离差的定位、基于信号特征的定位；物联网环境下定位技术的新挑战和发展前景。

教学要求：

掌握各种成熟的定位系统和新兴的A-GPS、无线AP定位系统；掌握基于各种定位条件的定位技术；明确物联网环境下的定位技术的新挑战和发展前景。

（五）第五章智能信息设备

主要内容：

手持移动设备，从PDA到智能手机、智能手机与物联网；其他智能设备，如车载设备、数字标牌、医疗设备、智能电视；智能设备运行平台、情境感知、任务迁移、智能协作、多通道交互；智能设备发展趋势。

教学要求：

掌握各类传统和现代移动设备的产生背景、功能、特点、应用。特别是智能手机的历史、特点、结构，其中的操作系统和硬件系统、基本功能、技术要求、应用领域、发展前景，以及智能手机在物联网中的作用、地位。

（六）第六章无线宽带网络

主要内容：

无线网络简介，包含基本组成元素、无线网络的类别、无线宽带网络的难点；WiFi:无线局域网，包含IEEE 802.11协议发展简史、IEEE 802.11架构、IEEE 802.11介质访问控制协议；WiMAX:无线城域网，包含WiMAX概述及架构、WiMAX介质访问控制原理简介、无线