物联网发展与应用涉及了计算机技术、传感器技术、自动控制技术、通信技术等多门学科，大数据、云计算、物联网被列入国家十三五发展规划。《物联网技术及应用》围绕物联网发展前沿的热点问题，依据物联网相关技术的*应用，注重物联网技术的应用性，全面、系统地介绍物联网的理论和技术。
《物联网技术及应用》系统介绍了物联网技术应用所涉及的关键技术以及物联网系统设计的方法。先从物联网技术的概念入手，详细介绍了物联网体系架构。通过无线传感器网络、自动识别技术等物联网关键技术的介绍，让读者了解物联网系统的重要组成元素；通过物联网中间件设计的介绍，说明了物联网接入传统网络及原有系统的路径；通过物联网信息安全的介绍，指出了物联网信息安全有别于传统信息安全的独特性。由于物联网的发展而产生的大量数据则*终需要通过云计算的平台来进行处理，*后以实际的案例详细说明了物联网系统设计的方法。对于一些新兴技术，本书主要从概念上进行介绍，没有涉及技术细节，目的是让读者知道这些技术的存在性。通过《物联网技术及应用》的学习，读者可以了解物联网所涉及的主要技术，以及这些技术在物联网系统中的位置。《物联网技术及应用》可作为高校物联网工程专业学生的专业教材，还可供相关领域的工程技术人员参考使用。
《物联网技术及应用》系统介绍了物联网技术应用所涉及的关键技术以及物联网系统设计的方法，并以智能家居、工业智能控制系统、医药流通、停车场管理等案例详细说明了物联网系统设计的方法。
前 言
物联网将无处不在的末端设备和设施，通过各种通信网络实现互联互通、应用大集成以及基于云计算的运营模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、远程控制、安全防范等，实现对万物的高效、节能、安全、环保的管、控、营一体化。物联网将会对人类未来的生活方式产生巨大影响。
本书主要章节安排如下：
第1章简要介绍了物联网与互联网的关系。
第2章介绍了物联网的总体结构、形态结构、主要特点、技术趋势及发展前景。
第?3?章描述了传感器的结构、主要特点与核心技术，以及无线传感器网络的概述、组成、安全需求、应用领域与发展趋势。
第?4?章重点介绍了自动识别技术的概念及分类，条形码的产生、发展以及应用，并且对机器视觉识别技术和生物识别技术做了简要介绍。
第5章对M2M进行介绍，描述M2M的基本概念、标准、RFID技术及M2M技术的应用。
第?6?章介绍了数据融合的基本原理、层次结构和数据融合模型，并且对数据融合技术与算法做了简要介绍。
第7章介绍了各种地理信息系统，包括GIS系统、GPS系统、GLONASS系统、伽利略系统和北斗卫星系统在物联网中的应用及发展前景。
第8章对分布式系统进行了介绍，描述了分布式系统与物联网之间的关系。
第9章介绍了物联网中间件的基本概念、分类、体系结构、软件平台与关键技术。
第10章重点介绍了物联网系统有哪些测试方法。
第?11?章重点介绍了物联网的信息安全、物联网安全关键技术和安全问题中的六大关系。
第12章介绍了国内外车联网的发展史，并对车联网的关键技术与应用进行介绍。
第13章介绍了云计算的基本概念、体系结构、实现技术以及云计算平台的内容，并分析了物联网和云计算的关系。
本书具有以下特点。
(1) 覆盖面广。涵盖了物联网技术的大部分领域，介绍深入浅出，体系完整，结构严谨。
(2) 用事实说话。列举了大量的应用实例，说明了物联网技术在工农业生产中的重要作用及在生产生活中的广泛应用。
(3) 开放性。充分介绍物联网技术的支撑技术及其相互关系，为读者今后进行物联网系统设计提供开放性思维。
本书的第1～4、6章、8～13章由王佳斌撰写，第5、7章由郑力新撰写。全书由王佳斌统稿。文字打印和绘图由刘佳耀、刘雪丽、李碧秋完成。
本书编写过程中得到清华大学出版社、华侨大学工学院领导和老师的大力支持，再次表示感谢！此外，编写过程中参考了众多书籍和网络资料，在此对书籍和资料的作者、提供者一并表示感谢！
由于作者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请广大读者批评指正。
编 者
目 录
第1章 物联网与互联网 1
1.1 物联网与互联网的关系 2
1.1.1 物联网与互联网的联系
与区别 2
1.1.2 物联网是互联网的拓展 2
1.2 当下物联网发展的特点 4
1.2.1 物联网带来集群效应 4
1.2.2 细分市场差距很大 4
1.2.3 物联网发展瓶颈因素分析 4
1.3 物联网产业是战略性新兴产业的
一大亮点 5
1.4 物联网产业发展中应关注的问题 6
本章小结 8
习题 8
第2章 物联网体系结构 9
2.1 概述 10
2.1.1 物联网的应用场景 10
2.1.2 物联网的需求分析 11
2.1.3 物联网体系架构 12
2.2 物联网的总体架构 13
2.2.1 物联网的感知层 13
2.2.2 物联网的网络层 19
2.2.3 物联网的应用层 21
2.3 物联网的形态结构 26
2.3.1 开放式物联网形态结构 26
2.3.2 闭环式物联网形态结构 26
2.3.3 融合式物联网形态结构 27
2.4 物联网的主要特点 29
2.5 物联网的技术趋势 29
2.6 物联网的技术演进路径 30
2.7 物联网的发展前景 31
本章小结 31
习题 31
第3章 无线传感器网络 33
3.1 传感网概述 34
3.1.1 传感网的起源与发展 34
3.1.2 传感网的定义 36
3.2 传感网的结构与核心技术 36
3.2.1 传感网的结构 36
3.2.2 传感网络的核心技术 38
3.3 无线传感器网络 40
3.3.1 无线传感器网络的概念 40
3.3.2 无线传感器网络的发展
历程 40
3.3.3 无线传感器网络的特点 41
3.4 无线传感器网络的组成与安全
需求 43
3.4.1 无线传感器网络的组成
简介 43
3.4.2 无线传感器网络的安全
需求 44
3.5 无线传感器网络的应用领域和发展
趋势 44
3.5.1 无线传感器网络的现状 44
3.5.2 无线传感器网络的发展
趋势 45
3.5.3 无线传感器网络的应用
领域 46
本章小结 47
习题 47
第4章 自动识别技术 49
4.1 自动识别技术概述 50
4.1.1 自动识别技术的概念 50
4.1.2 自动识别技术的分类 51
4.2 条形码技术 54
4.2.1 条形码的产生及发展 54
4.2.2 条形码技术概念及特点 55
4.2.3 条形码的分类和编码方法 56
4.2.4 条形码识读原理与技术 61
4.2.5 二维码 63
4.2.6 条形码技术的应用 64
4.3 射频识别技术 66
4.3.1 射频识别技术概述 66
4.3.2 射频识别系统的组成 67
4.3.3 我国射频识别系统的关键
技术 68
4.3.4 射频识别系统的分类 70
4.3.5 射频识别技术标准 73
4.3.6 射频识别的应用现状 77
4.4 机器视觉识别技术 77
4.4.1 机器视觉识别概述 77
4.4.2 机器视觉系统的典型结构 78
4.5 生物识别技术 79
4.5.1 生物识别技术概述 79
4.5.2 指纹识别技术 82
4.5.3 声纹识别技术 83
4.5.4 人脸识别 85
4.5.5 手掌静脉识别 87
本章小结 88
习题 88
第5章 M2M 91
5.1 什么是M2M 92
5.1.1 M2M概述 92
5.1.2 M2M发展状况 92
5.1.3 M2M的业务模式 94
5.1.4 促进M2M技术的成熟 99
5.2 M2M高层框架及标准 101
5.3 M2M需要RFID技术 103
5.3.1 自动识别技术是M2M可以
实施的关键 103
5.3.2 M2M：物联网的主要现实
形态 104
5.4 M2M技术在贸易与物流中的应用 105
5.4.1 为什么要在物流中应用
M2M 105
5.4.2 M2M技术在物流业中应用的
发展现状 108
5.4.3 M2M技术在物流业中应用的
预测和前景 111
5.4.4 纵向M2M集成 112
本章小结 113
习题 114
第6章 物联网数据融合技术 115
6.1 数据融合概述 116
6.1.1 什么是数据融合 116
6.1.2 物联网中的数据融合 119
6.2 数据融合的基本原理及层次结构 120
6.2.1 数据融合的基本原理 120
6.2.2 物联网中数据融合的层次
结构 121
6.2.3 基于信息抽象层次的数据
融合模型 123
6.3 数据融合技术与算法 124
6.3.1 传感网数据传输及融合
技术 124
6.3.2 多传感器数据融合算法 125
本章小结 128
习题 128
第7章 地理信息系统 129
7.1 GIS系统 130
7.1.1 GIS系统的基本概念 130
7.1.2 GIS系统的发展历史 130
7.1.3 GIS系统的组成 131
7.1.4 GIS理论研究中亟待解决的
问题 131
7.1.5 实用地理信息系统发展趋势
与展望 133
7.2 GPS系统 135
7.2.1 GPS系统的基本概念 135
7.2.2 GPS系统的组成 135
7.2.3 GPS系统的特点 136
7.2.4 GPS系统的现状 137
7.2.5 GPS系统的应用领域 138
7.3 GLONASS系统 139
7.3.1 GLONASS系统的基本
概念 139
7.3.2 GLONASS系统的特点 139
7.3.3 GLONASS系统的应用
领域 139
7.4 伽利略系统 140
7.4.1 伽利略系统的基本概念 140
7.4.2 伽利略系统的发展历史 140
7.4.3 伽利略系统的组成 141
7.4.4 伽利略系统的应用服务 141
7.5 北斗卫星系统 141
7.5.1 北斗卫星系统的基本概念 141
7.5.2 北斗卫星系统的发展历史 142
7.5.3 北斗卫星系统的应用 142
本章小结 143
习题 143
第8章 物联网是分布式系统 145
8.1 分布式系统概述 146
8.1.1 分布式系统的定义 146
8.1.2 分布式系统的特征 146
8.2 分布式系统的架构 149
8.3 分布式系统的发展与挑战 150
8.4 分布式系统与物联网 151
8.4.1 概念 151
8.4.2 物联网与分布式系统 152
本章小结 155
习题 155
第9章 物联网中间件设计 157
9.1 物联网中间件概述 158
9.1.1 什么是物联网中间件 158
9.1.2 物联网中间件的分类 159
9.1.3 物联网中间件的研究现状 162
9.2 物联网中间件的体系框架与核心
模块 167
9.2.1 物联网中间件的体系框架 167
9.2.2 物联网中间件的核心模块 167
9.2.3 物联网中间件的关键技术 169
9.3 物联网中间件的设计 171
9.3.1 需求分析 171
9.3.2 设计目标与实现功能 174
9.3.3 结构选择 175
9.4 物联网中间件的发展趋势 176
9.4.1 主流的物联网中间件开发
平台 176
9.4.2 物联网中间件的发展趋势 178
本章小结 179
习题 179
第10章 物联网信息安全 181
10.1 物联网安全概述 182
10.1.1 物联网安全问题 182
10.1.2 物联网安全体系结构 184
10.2 物联网的安全关键技术 187
10.3 物联网安全问题中的六大关系 190
10.4 物联网安全机制加强 191
10.5 物联网安全技术体系 193
10.6 已有技术在物联网中的应用 194
10.7 物联网安全研究点 196
本章小结 199
习题 199
第11章 物联网系统设计方法及案例
分析 201
11.1 物联网系统的设计基础 202
11.1.1 物联网系统设计的原则 202
11.1.2 物联网系统的设计步骤 203
11.2 物联网系统的构建 206
11.2.1 物联网系统的规划 206
11.2.2 物联网系统的设计 208
11.2.3 物联网系统的集成 210
11.3 物联网系统测试方法 212
11.3.1 什么是测试 212
11.3.2 物联网系统的测试内容 212
11.3.3 物联网系统面临的测试
挑战 213
11.3.4 什么是软件测试 214
11.3.5 常用的测试方法 214
11.4 物联网应用系统设计案例分析 217
11.4.1 智能家居物联网系统案例
分析 217
11.4.2 其他的物联网应用实例 220
11.4.3 工业智能控制系统案例
分析 221
11.4.4 物联网技术在医药流通中
的应用分析 222
11.4.5 停车场管理系统中的RFID
技术应用案例分析 226
11.4.6 物联网在集装箱运输中的
应用及案例分析 227
11.4.7 物联网在不停车收费系统的
案例分析 231
11.4.8 物联网在智能电子车牌应用
的案例分析 235
11.4.9 物联网在食品安全的案例
分析 242
11.4.10 物联网在RFID电子票务
系统的案例分析 246
本章小结 250
习题 250
第12章 物联网系统分支技术应用
(车联网) 253
12.1 车联网概述 254
12.1.1 车联网的背景及意义 254
12.1.2 什么是车联网 255
12.1.3 车联网的体系结构 256
12.1.4 车联网面临的挑战 256
12.2 国内外车联网的发展史 257
12.2.1 国外车联网的发展
及经验 257
12.2.2 国内车联网的发展现状 260
12.3 车联网的关键技术与应用 263
12.3.1 车联网的关键技术 263
12.3.2 车联网的应用 264
12.4 车联网的未来发展趋势 265
本章小结 267
习题 267
第13章 云计算 269
13.1 云计算概述 270
13.1.1 云计算的背景 270
13.1.2 什么是云计算 271
13.2 云计算体系结构及其关键技术 273
13.2.1 云计算体系结构 273
13.2.2 云计算关键技术 274
13.3 典型的云计算平台介绍 277
13.4 云计算的发展现状 282
13.5 云计算和物联网的结合 283
13.5.1 云计算与物联网的关系 283
13.5.2 云计算和物联网的结合 283
本章小结 284
习题 284
参考文献 287
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