物联网技术概论

原创

煎茶_frytea 2021-08-11 09:15:49 ©著作权

文章标签 网络大数据人工智能物联网机器学习 文章分类 代码人生

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者煎茶_frytea的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

教材《物联网概论》——崔艳荣、周贤善

第一章

简述对物联网（IOT）的概念理解

当前几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间、环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。

简述物联网技术特征

全面感知
互通互联
智慧运行

物联网与互联网的关系

互联网是物联网的基础
互联网和物联网终端连接方式不同
物联网涉及的技术范围更广
物联网是让中国技术走在世界前列的机遇
特别的，物联网
- 集合了各种感知技术
- 是一种建立在互联网之上的泛在网络
- 不仅仅提供了传感器的链接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。

>

你对智慧地球的理解

我们的世界可以更透彻的感知
我们的世界可以更全面地互通互联
所有的事务、流程、运行方式具有更深入的智能化

对泛在网的认识

基本特征

- 无所不包
- 无所不在
- 无所不能

4A通信

- anything
- anywhere
- anyone
- anytime

定义

- 无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施组成的技术社会形态

三网融合

电信网络
有线电视网络
计算机网络

纳入物联网的“物”需要的条件
- 要有数据传输通路
- 要有一定的存储功能
- 要有专门的应用程序
- 遵循物联网的通信协议
- 在世界网络中有可被识别的唯一编号
分析说明T2T、H2T以及M2M
- T2T
- 顾名思义，就是物到物的链接
- H2T
- 人到物的连接
- M2M
- Man to Man
- Man to Machine
- Machine to Machine
- 大部分是为了人与人之间的信息交互
从IP地址上计算说明IPV6取代IPV4
信息物理系统
- 信息物理系统（Cyber Physical System）表示的是虚拟世界与物理世界的一种映射和对应关系
- 信息物理系统是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（computation, communication,control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
- 通过计算、通信、物理系统一体化设计，使得系统跟高效、可靠。
中国物联网的发展情况

发展势头良好，但核心技术仍需突破

了解下一代物联网

更大的地址空间
更快
更安全
更及时
更方便
更可管理
更有效

物联网体系结构
- 感知识别层
- 网络传输层
- 应用支撑层

第二章

物联网的基本组成
- 感知识别部分
- 网络传输部分
- 应用支撑部分
感知识别层的主要功能，解决的核心问题
- 主要功能
  - 识别物体和采集信息
- 核心问题
  - 人类世界和物理世界的数据获取问题
湿度传感器、振动传感器以及CCD的工作方式（原理）
- 湿度传感器
  - 测自由水、结合水
  - 电阻式测量测试电阻率变化
  - 电容式测量测试电流变化
- 振动传感器
  - 测位移、形变
  - 电容测量
  - 电磁感应，测电流变化
- CCD
  - 通过集成电路上整齐的电容感知光线，将影像转变为数字信号
射频系统主要构成和工作方式
- 主要构成
  - 电子标签
  - 阅读器
- 工作方式
  - 非接触式自动识别，电磁感应
微机电系统
- 指利用大规模集成电路制造工艺，经过纳米及加工，得到的集微型传感器、执行器、以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
相比一维条形码，二维条形码的优点
- 密度较高，容量较大
- 有纠错能力，可判断安全等级
生物识别技术主要利用人体何种特性，包括的主要技术

特性
```
- 物理特性
- 行为特点
```

技术

- 基于生理特征的识别技术
- 基于行为特征的识别技术
- 兼具生理特征和行为特征的声纹识别

网络传输层的主要功能，关键技术
- 主要功能
  - 把感知识别层感知到的数据接入互联网，供上层使用
- 关键技术
  - 短距离无线传输
    - wifi
    - wimax
    - blvetooth
  - 长距离无线传输
    - 2g
    - 3g
    - 4g
  - 低功耗无线传输
    - zigbee
应用支撑层的主要功能，关键技术

主要功能

- 从技术的角度来说应用支撑层主要提供对网络获取数据的智能处理和服务支撑平台
- 一般包括数据处理和数据分析两部分

关键技术
- 嵌入式技术
- 云计算
- 中间件

嵌入式技术
- 嵌入式是指对仪器、机器和工厂运作进行控制、监视或支持的设备，通常表现为针对特定应用、对软硬件高度定制的专用计算机系统。
云计算
- 云计算的基本概念是通过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个小的子程序，再交由多个服务器所组成的庞大系统，经搜索、计算分析之后将处理结果回传给用户。
中间件技术
- 中间件是为了实现每个小的应用环境或系统的标准化以及它们之间的通信，在后台应用软件和读写器之间设置的一个通用平台和接口
~~应用接口层的功能~~
物联网发展面临的挑战
- 传感器
  - 传感器的灵敏度、准确性、稳定性、低能耗及成本
- 标准化
  - 标准体系的实质是知识产权，是打包出售知识产权的高级方式
简述物联网在某一领域的应用
二维码的结构与原理
- 结构（QR Code）
- 功能图形
- 位置探测图形
- 分隔符
- 定位图形
- 校正图形
- 编码区格式
- 格式信息
- 版本信息
- 数据和纠错码字
- 原理
- 矩阵式原理
- 行列式原理

第三章

传感器基本概念
- 传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求
由传感器的概念理解其含义
传感器组成结构
- 结构
- 敏感元件
- 转换元件
- 转换电路
理解传感器分类中结构型和物性型
- 结构性传感器
- 利用物理学中场的定律构成，包括动力场的运动定律、电磁场的电磁定律等
- 物性型传感器
- 利用物质定律构成的，如胡克定律、欧姆定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。
区分传感器分类中能量控制型和转换型
- 能量控制型传感器
- 在信息变换过程中，其能量需要外电源供给
- 能量转换型传感器
- 主要由能量变换元件构成，它不需要外电源。压电效应、热电效应、光电效应
传感器动态和静态特征
- 传感器的动态特征
- 是指在测量动态信号时传感器的输出反映被测量的大小和随时间变化的能力
- 传感器的静态特征
- 传感器的静态特征是指传感器转换的被测量数值是常量或变化极缓慢时，传感器的输出与输入关系
传感器静态特征参数
- 线性度
- 灵敏度
- 迟滞
- 重复性
- 精度
- 最小检测量和分辨率
- 零点漂移
- 温漂
传感器动态特征高阶微分表达
智能传感器基本概念
- 智能传感器是指以微处理器为核心，能够自动采集、存储外部信息，能够自动对采集的数据进行逻辑思维、判断及诊断，能够通过输入与输出接口与其他智能传感器进行通信的传感器。
- 智能传感器扩展了传感器的功能，使之成为具备人的某些智能的新概念传感器
- 功能
- 复合敏感功能
- 自动采集数据并对数据进行预处理
- 自补偿、自校零、自校正
- 信息存储功能
- 通信功能
- 自学习功能
智能传感器特点
- 精度高、测量范围宽
- 高可靠性和高稳定性
- 高信噪比和高分辨率
- 强的自适应性
- 高的性价比
- 功能多样化
非集成化和集成化传感器区别（组成，不足）
- 非集成化传感器
- 组成
- 经典传感器
- 信号调理电路
- 微处理器
- 相关的输入输出接口电路
- 存储器
- 集成化传感器
- 特点
- 微型化
- 一体化
- 精度高
- 多功能
- 阵列式
- 使用方便，操作简单
- 微米级加工，所有内容集成到一张电路板
自动识别计算机管理系统包括
- 自动识别系统
- 应用程序接口
- 中间件
- 应用系统软件
自动识别对象特征主要有
- 数据采集技术
- 特征提取技术
生物识别的4个步骤以及分类
- 步骤
- 原始数据获取
- 抽取特征
- 比较
- 匹配
- 分类
- 物理特征
- 指纹
- 掌型
- 眼睛（视网膜、虹膜）
- 人体气味
- 脸形
- 皮肤毛孔
- 手腕/手的血管纹理
- DNA
- 行为特点
- 签名
- 语音
- 行走步态
- 击打键盘的力度
~~手形识别和手指击键识别的不同~~
生物识别的特点
- 广泛性
- 唯一性
- 稳定性
- 可采集性
阐述生物识别系统
- 组成
- “生物特征采集子系统”
- 数据预处理子系统
- 生物特征匹配子系统
- 生物特征数据库子系统
- 人
生物识别系统的准确性和易用性

准确性是生物识别系统存在的前提
易用性是生物识别系统另一个被关注点

~~磁条（卡）组成和工作方式~~
~~磁条（卡）通信和数据存储~~
~~相比词条（卡），ic卡的优点，原因~~
~~IC卡通信和数据存储~~
~~影响接触IC卡寿命的因素，你如何改进~~
OCR识别的简单工作方式
- 通过把打印、印刷、手写体字符转换成数字信息，以便存储或送入其他电子办公设备
- 分类
- 匹配识别
- 概率判定准则
- 句法模式
OCR识别过程
- 预处理
- 特征抽取
- 判定处理
印刷汉字OCR识别
- 印刷汉字文本的识别过程
- 原始文稿的扫描输入
- 文稿版面分析
- 字符的切割
- 归一化处理
- 特征提取
- 字符的单字识别
- 后处理
- 输出识别结果
印刷汉字OCR的技术要求
- 系统识别的字符类总数
- 识别的字体种类
- 识别的字号
- 正确识别率
- 识别速度
简述中文手写输入情况
- 当前虽然中文手写输入技术已日趋成熟，但商品化程度还不高，存在着使用不方便、识别率不高等不足之处
射频（RFID）的组成
- 硬件部分
- 电子标签
- 阅读器
- 软件部分
- 中间件
- 应用软件
~~RFID的特点~~
RFID工作原理
- 阅读器与射频标签之间用无线电频率进行通信
~~RFID分类~~
主动式工作方式
- 主动式工作系统用自身的射频能量主动发送给阅读器，单向
被动式工作方式
- 被动式系统标签内部不带电池，要靠外界提供能量才能正常工作。天线接收特定电磁波，线圈产生感应电流
TTF工作方式
- 标签首先自报家门，原理简单，但容易造成性能不稳定及误码率高等问题，因此不常被采用
RFID产业化和关键技术
- 产业化关键技术
- 标签芯片设计与制造
- 天线设计与制造
- RFID标签封装技术与装备
- RFID标签标签集成
- 读写器设计
- 应用关键技术
- RFID应用体系架构
- RFID系统集成与数据管理
- RFID公共服务体系
- RFID检测技术与规范
条形码的制作流程
- 设计
- 印刷
- 检测
智能传感器分类
- 非集成化
- 集成化