物联网基于位置服务关键技术研究及应用平台研发
1.简介
基于位臵服务（LBS，Location Based Service）将移动人员/设备的位臵信息与其它信息相整合，为用户提供各种智能服务。基于位臵服务是物联网应用的一个重要发展方向，也是普适计算学科研究的一个最大分支。作为基于位臵服务的关键支撑技术，位臵感知技术（即定位技术）受到各方面的广泛关注。
目前室外开阔环境下的位臵感知技术在GPS等卫星定位技术的支持下得到了较大发展，但在室内等封闭环境，位臵感知技术受到各种制约因素限制，发展缓慢。本课题针对物联网日益增长的室内外全空间基于位臵服务应用需求，将深入研究适用于室内外全空间环境的高精度多模定位技术，探索多重导航信号覆盖下的融合定位框架以及平滑过渡方法以及基于位臵服务的隐私保护技术。课题将研制系列低功耗、集成化全空间高精度定位终端产品，并设计及优化实现自适应的多模融合定位引擎软件。
2.国内外相关技术进展分析（技术先进性和必要性分析）
LBS作为普适计算技术研究的最大分支，主要包括位臵信息采集（即定位技术）、空间信息采集与处理技术，以及位臵隐私等研究内容，其中位臵信息是各种开放位臵服务的关键基础，而隐私权是解决位臵服务不可回避的障碍。
目前位臵信息采集技术发展迅速，按照使用基础设施的不同，定位技术可细分为基于卫星定位、基于惯导定位、基于蜂窝网络定位、基于短距离无线技术定位以及基于图像定位等。图1显示了现有定位系统的定位性能、定位测量技术与应用环境。可见，不同的定位技术由于使用的定位信号、定位方法不同，导致可获得的定位精度以及适用的环境存在较大差别。在实际应用中，需要根据定位精度、功耗、成本等具体要求进行选择，有时为了满足全空间高精度定位需求，甚至需要对多种定位技术进行融合。下面简要介绍各种定位技术发展现状。
2.1卫星定位技术
卫星定位导航技术是当前发展最快、应用最广，也最为成熟的无线定位技术，目前主要有美国的全球定位系统（Global Positioning System ，GPS ）、俄罗斯的GLONASS 卫星定位系统、欧洲的伽利略卫星定位系统以及我国的北斗定位导航系统，其中GPS 系统商用最为成功。
室内环境
室外局域室外全球
定位精度（米）
图1 现有定位系统性能、使用技术与应用环境
GPS 等卫星定位系统通过利用精确同步卫星时钟提供的授时和测距，采用距离交会定位或差分定位方法对用户进行定位，具有定位精度高、实时性好、抗干扰能力强等优点。虽然GPS 定位技术比较成熟，但GPS 接收器至少要接收到4个卫星信号才能求解出自身坐标。因此在空旷的室外环境中，GPS 接收器可以畅通无阻地接收到足够的卫星信号实现高精度定位，但是当GPS 接收器和卫星之间有高山、建筑物、隧道等物体或地面阻挡时，就难以实现有效定位。此外，较高的能耗及成本也限制了GPS 在低成本、低功耗领域的应用，在传感器网络中，一般仅用做信标。
2.2惯性定位技术
与需要使用外界测量信号的各种无线定位技术不同，惯性导航系统（Inertial Navigation System ，INS ）仅仅利用安装在载体上的惯性敏感器件获取加速度和角速度等信息，与载体基准方向和初始位臵信息相结合，就可自主递推出载体的运动方向、位臵以及运动速度。惯性导航不需与外界发生任何声、光、电、磁的联系，具有自主性强、隐蔽性好、可实时定位以及全天候工
作等优点，在各种运载体的导航、制导、定位和稳定控制中获得了广泛的应用。
现有的惯性导航系统主要有平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统两类。其中前者将陀螺仪和加速度计安装在稳定平台上，以平台坐标系为基准测量运载体的运动参数，精度较高，但价格昂贵。此外，由于它采用框架伺服系统，可靠性较差。捷联式惯性导航系统采用数学姿态转换平台，把陀螺仪和加速度计等惯性敏感器直接安装在运载体上，将惯性敏感器输出的量测信息直接送至导航计算机中进行实时姿态矩阵解算，通过姿态矩阵把导航加速度计测量的载体沿机体坐标系轴向的加速度信息变换到导航坐标系，然后进行导航计算。同时，从姿态矩阵的元素中提取姿态和航向信息（如横滚角、俯仰角、航向角等）。在捷联式惯性导航系统中，导航计算机负责完成平台惯导中常平架所具有的稳定平台功能，即用“数学解析平台”取代稳定平台的功能，因此不需要使用稳定平台，具有安装及维修方便、成本较低等优点，应用相对广泛。不过，由于它直接把敏感元件固定在载体上，工作环境较恶劣，导致系统精度较低，需要采取相应的补偿措施。
不管惯性器件的精度多高，由于陀螺漂移和加速度计的误差随时间逐渐积累（这是纯惯导系统的主要误差源来源，位臵误差累积是时间的三次方函数），惯导系统长时间运行必将导致不可避免的积累误差。因此，目前人们在不断探索提高自主式惯导系统精度的同时，还在寻求引入外部信息的手段，形成组合式导航系统。这是弥补惯导系统不足的一个重要措施。
2.3蜂窝网络定位技术
在日益增长的基于位臵服务需求和美国E-911法案的共同推动下，基于蜂窝网络的移动定位技术有了较大发展。蜂窝网络定位方案分为基于移动台、基于网络和GPS辅助三类，其中基于移动台定位方法主要有应用于时分多址（TDMA，二代移动通信都基于此技术）系统的下行链路增强观测时间定位方法E-OTD、应用于码分多址（CDMA）系统的下行链路空闲周期观测到达时间差方法OTDOA-IPDL[15]、基于GPS的混合定位技术gpsOne等。其中，下行E-OTD与上行链路TDOA定位精度相同，可通过提高基站突发脉冲发射功率提高定位覆盖率。应用于码分多址系统的OTDOA-IPDL定位法精度与时分多址系统的E-OTD定位法
相同。基于网络定位方法目前主要有基于网络的小区识别（CELL-ID）定位和基于时间提前量（Time Advance，TA）定位、上行链路信号到达时间(Time of Arrival，TOA)定位、上行链路信号到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)定位以及上行链路信号到达角(AOA，Angle of Arrival)定位等方法。其中，CELL-ID 定位技术根据移动终端所处蜂窝小区ID号确定用户位臵，并不需要对移动终端和网络进行升级改造，定位覆盖率较高，在各种无线环境中均有着良好的鲁棒性，对通信网络无任何影响，定位响应时间较短。不过其定位误差与服务区大小成正比，为100 米以内(微蜂窝)或 3～6km以内(郊区宏蜂窝)。基于时间提前量定位方法使用了 GSM 系统的特有参数，在宏蜂窝时，其定位精度可控制在550m 以内，比 Cell-ID 定位方法有较大改进，但受射频信号多径、非视距（Non-line-of-sight，NLOS）传播、几何精度因子(GDOP)等影响大，鲁棒性相对较差。目前移动通信技术正往3G时代迈进，利用3G智能天线中的波束形成技术可获得移动终端和基站间的相对角度信息 AOA，通过使用该信息可提高移动终端的定位精确。
基于移动台的定位方案和GPS 辅助定位方案不仅需要升级现有移动终端，而且还需要使用空中接口将定位信息传送回蜂窝网络，不适合用于在现有GSM 等蜂窝网络中增加定位服务功能（LoCation Service，LCS）。但由于这两种方案的定位精度较高，在 WCDMA 及 CDMA2000 等3G网络中将得到广泛使用。基于网络定位方案只需要对蜂窝网络设备进行升级，并不需要对数量众多的移动终端作任何修改，实现相对容易，比较适合用于在现有2G蜂窝网络，如 GSM 网络中增加定位服务功能。
正如图1所示，基于蜂窝网络的移动定位技术与卫星定位技术一样，也可以实现广域范围内的目标定位。但在室内、地下等蜂窝网络无法覆盖的环境不能实现目标定位。此外，精度难以满足高精度定位应用需求。
2.4 WLAN/Bluetooth/RFID/UWB/超声波等短距离无线定位技术
近年来，WLAN/Bluetooth/RFID/UWB/超声波等短距离无线定位技术备受关注，它们无需搭建昂贵的基础设施，具有成本低、精度高等优势，适合于室内环境定位。
目前WLAN网络在室内环境已广泛部署，产品成熟、价格低廉，添加定位服务方便易行。因此WLAN定位技术研究日益受到重视。WLAN定位系统一般通过测量无线局域网接入点（AP，Access Point）发射的信号强度进行定位。该方法适用于办公室、车间、学校和医院等公共场所。由于接收信号强度受环境变化、人员移动等因素影响，具有较强的时变和随机特性，因此其定位精度相对有限，一般在3米左右。通过增加接入点数目，以及对射频信号衰落进行补偿，可提高WLAN定位精度。微软公司从1999年就开始研究基于射频指纹（Fingerprint）匹配技术的定位系统RADAR，实现办公室移动接入设备的定位。目前基于WLAN 的定位软件已开始商用，如Ekahau、AeroScout等公司都相继推出了基于802.11b/g网络的定位系统，可以实现建筑范围内的实时定位，定位精度一般在几米左右。蓝牙使用2.4GHz的ISM频段，可实现和WLAN类似的定位功能。
近年来，随着射频识别（RFID）技术的迅速发展以及标准化推进，射频识别技术在工业生产、商品物流等领域应用逐渐推广，为人员与物品的实时定位提供了新的低成本解决方案。目前射频识别定位系统一般基于参考标签和读写器位臵信息以及检测到的射频信号强度，使用聚合算法实现定位。其中无源射频识别距离一般在10米以下，使用多个读写器可实现目标区域定位。香港科大提出的LANDMARC是典型的无源射频识别定位系统。不过由于无源读写器功率较大，成本较高，难以大规模应用于定位跟踪。有源射频识别的能量相对有保障，其通信距离可达100米，处理器能力也得到增强，可用于相对较大室内区域的目标定位。
UWB定位技术是近年出现的一种高精度、低功耗、短距离无线定位技术，它通过利用超宽带通信可有效识别多径传播的特性，采用TOA/TDOA等测距技术，可获得10cm级的测距与定位精度。UWB 定位技术的主要误差来源包括发送和接收机内码序列传输处理时间和无线链路传播时延带来的空间传播误差、非视距传播影响、接收噪声影响、参考点之间不完全同步以及求解方程组带来的误差。UWB定位需要比较严格的时钟同步，即使采用TDOA测距技术，也需要参考站之间实现精确的时钟同步。Ubisense是典型的基于UWB的高精度定位系统。受发射功率的限制，UWB定位技术定位范围受到一定限制。
超声波定位技术是另一种短距离无线定位技术，它通过测量超声波的传播
距离实现目标定位。其定位精度较高，可达厘米级。不过由于需要使用专门的超声波收发设备，传输距离只有几米到几十米范围，且有较强的方向性，因此难以大规模部署，一般应用于精密机械加工或需要高精度定位的应用场合。Badge System和Cricket System是典型的基于超声波测距的高精度室内定位系统。
2.5图像定位技术
随着制造成本的降低以及应用范围的不断增加，基于图像、视频等多媒体信息的定位跟踪技术得到广泛关注，目前已在智能车辆定位跟踪、智能机器人定位导航、视频会议智能定位跟踪、关键场景安全监控、舰载、机载、车载摄像机目标侦查等应用中广泛使用。
图像定位技术一般使用背景差/帧差法/光流法等算法进行目标检测。在获取目标的点、线、轮廓、区域、直方图等单视觉特征后，进行特征匹配和多视角特征信息协作融合，最后基于单目视觉成像模型（如针孔成像）或多目视觉立体成像模型（如极线几何）重建目标在3D空间的位臵，并采用滤波理论或偏微分方程理论持续定位和跟踪目标。
图像定位跟踪技术具有定位精度高、监测范围广、信息量大等优势，利用可见光、红外、X射线等成像技术与磁感应器、激光、无线电等技术配合，可在难以探测的环境对目标进行被动定位与跟踪。不过，由于需要处理的数据量较大，图像定位技术对硬件资源（存储和计算能力）和网络带宽要求较高，设备能耗大，成本较高。
2.6多模融合定位技术
表1对上述定位技术进行了比较，可见不同技术各有优缺点，适用范围和定位精度各不相同。为扩展定位范围，提高定位精度及鲁棒性，对多种定位技术进行有机融合，相互取长补短，已成为室内外全空间定位导航技术的发展趋势。
表1. 多种定位技术比较
优势劣势精度适用范围
卫星定位最为成熟，应用最为
广泛，可广域范围定
位，使用方便室外车
辆定位导航优势明显
卫星信号易被建筑物、金
属遮盖物、浓密树林阻挡
而无法精确定位，不适用
于室内或大楼林立的区域
室外开阔地10
米左右，使用
差分法，精度
更高
适用于室外空旷区
域且定位精度要求
不高的场合
惯导定位较为成熟、自主、连
续、信息全、抗干扰
能力强、误差短期稳
定性好
结构复杂、造价较高，误
差随时间积累，长期稳定
性差
各种运载武器、交
通组合导航
移动定位比较成熟，可广域定
位，利用已有移动网
络
精度相对较低，需要使用
移动网络基础设施
随定位方法不
同，精度由几
十米到几百米
移动用户定位
WLAN 定位WLAN网络已广泛部
署，产品成熟、价格
低廉，无需任何额外
设备开销，易于添加
定位服务
射频信号易受各种环境因
素干扰，具有较强的时变
特性，训练数据采集工作
量较大
随接入点数
目、环境、算
法的不同，定
位精度由3米
到15米
已部署WLAN的室
内或市区
射频识别无源射频识别标签定
位成本低，有源射频
识别标签定位范围相
对较大，可根据不同
应用需求选择不同的
定位方法
无源射频识别读写器成本
较贵，需要部署多个读写
器构建定位基础设施，难
以大规模部署
随标签和部署
方式不同，定
位精度变化较
大，增加参考
标签可提高定
位精度
工业生产、商品物
流、人员定位
UWB 功耗低、抗多径效果
好、定位精度高
时钟同步精度要求高、定
位范围受限、成本较高
10cm级机器人定位、仓储
物流、自动控制
超声波定位精度高，成本低要使用专门硬件，环境温
湿度变化影响测距精度、
仅能直线传播
定位精度达10
厘米级
机器人定位、人员
定位
图像定位定位精度高，监测范
围广，信息量大，被
动目标定位，成像技
术多样
对存储、计算能力以及网
络带宽要求较高，设备能
耗大，成本较高
定位精度为像
素级或亚像素
级，最小可达
毫米级
机器人定位、人员
定位、工业生产车
辆定位等
多模融合定位技术具有如下优势：
拓展定位系统应用范围
简单的多模定位集成技术可拓展定位系统的应用范围。由惯性导航与卫星定位构成的组合导航系统能充分发挥二者的各自优势：利用卫星定位的长期稳定性与适中精度，来弥补惯性导航误差随时间积累的缺点；利用惯性导航短期高精度来弥补卫星接收机在受干扰时误差增大或遮挡时丢失信号等缺点；借助
惯导系统的姿态信息和角速度信息，提高卫星接收机天线的定向操纵性能，使之快速捕获或重新捕获卫星信号；同时借助卫星定位连续提供的高精度位臵信息和速度信息，估计并校正惯导系统的位臵误差、速度误差和系统其它误差参数，实现对其空中传递对准和标定，使得整个组合制导系统达到最优化。组合导航系统采用卡尔曼滤波器对数据进行融合，可以将惯导系统的误差、陀螺的随机漂移、加速度计的误差，作为状态变量列出离散化的状态方程，建立描述系统的统计数学模型，然后用该状态方程和测量方程共同描述卫星定位/惯性导航组合系统的动态特性，由滤波方程经数据处理，给出系统状态变量的最优估值。控制器根据这些误差的最优估值对惯导系统进行校正综合。
吉尔梅特（Guillemette）[1]把Wi-Fi 射频识别定位技术与GPS定位技术相结合，开发了射频识别-GPS混合室内外实时定位跟踪系统。其中室内定位使用了Ekahau公司的Wi-Fi 射频识别方案。该混合定位系统根据终端所处室内外环境中定位导航信号的不同，简单地切换到对应的单模定位方式，存在过渡区切换不平滑等问题。由于未对多个定位结果进行融合，其定位精度仅为单模定位技术精度。也有部分算法联合使用适用于同一空间的多种定位技术，相互配合进行定位，如Versus Information System[9]联合使用射频与红外技术进行定位。该系统使用的标签发射包含自身唯一标识的红外和射频信号，其中射频信号用于粗粒度定位(如楼层)，而红外信号提供细粒度定位(如房间)。
提高定位精度及实时性
采用粒子滤波等概率方法对多模定位结果进行有机融合，可弥补单模定位技术实用范围、定位实时性以及定位精度的不足，实现室内外全空间定位的无缝切换和透明定位，并提高定位精度。例如，网络辅助全球定位系统（Assisted Global Positioning System，A-GPS）[2]利用网络基站信息和GPS信息对移动终端进行定位，通过利用网络传来的辅助信息可降低系统首次定位时间，其定位精度相对较高，在室外等空旷地区定位精度可达5～10米。目前在室内UWB 与室外GPS定位技术融合方面已有不少成果，主要应用于移动机器人和机动车的室内外定位导航服务。如费尔南德斯-马迪加尔（Fernandez-Madrigal）等人[3]基于粒子滤波框架，采用室外GPS定位技术和室内UWB定位融合技术，对仓储机动车辆室内外混合场景下的自动导航进行了仿真。仿真结果表明该算法在
室内外边界过渡区域也能获得较好的定位精度。文献[4]使用移动机器人，进行了GPS和UWB双模融合的室内外定位导航物理实验，验证了多模融合可提高定位精度和鲁棒性的结论。不过尽管UWB定位技术精度较高，但实现室内环境定位全覆盖成本较高。有些算法尝试采用其它室内定位技术。如引文[5]使用粒子滤波技术对基于WLAN定位和基于GSM移动网络定位的结果进行融合，提高定位精度和定位覆盖范围。金（Thomas King）[6]基于贝叶斯网络，提出了融合蓝牙、WLAN、GPS等定位技术的软件框架。文献[7]采用几何处理方法，提出了对目标的多个位臵信息表示进行融合的MAP3算法（Multi-Area Probability-based Positioning by Predicates），该算法能够处理否定及不确定性位臵断言信息，对双路径和非高斯概率分布目标比较有效。
完成单模不能实现的定位
上述方法一般对多个单模定位结果进行融合，当某种单模定位技术因测量数据过少而不能实现定位时，该融合机制就无法利用该单模定位技术的测量数据。针对该问题，2008年康等人（Kang et al.）[8]提出了集成定位服务框架I-LSF，采用基于决策树的最小二乘定位技术Adaptive Integrated Localization（自适应集成定位），对使用IEEE 802.15.4a、IEEE 802.15.4和GPS技术的异构传感器采集的测距数据进行数据级融合，解决过渡区定位跳变问题。
总的来讲，多模定位融合技术通过有效利用单模定位技术的各自优势，取长补短，能有效扩展定位覆盖范围和提高定位精度。目前多重导航信号之间的平滑切换技术还处于初步研究阶段，研究基于A-GPS、WLAN、射频识别和UWB等融合的室内外无缝定位技术是室内外全空间高精度、高鲁棒性定位研究的发展方向。
2.7 室内外导航服务
由于具有精密导航和立即寻址等功能，目前适用于室外环境的GPS导航技术得到迅速发展，已广泛应用于交通、信息、建筑、娱乐、勘测和军事等领域。其中车载GPS导航产品日益普及，在日本，已有60%的汽车安装了车载GPS，欧
美国家也有30%，尽管我国车载GPS的安装率仅为2%，但发展很快。目前出现了众多生产GPS导航产品的公司，如麦哲伦、航盛电子、深圳麦士威、北京合众思壮等。近年来，在我国政府大力扶持下，基于北斗卫星的导航系统迅速发展。伽利略计划正在顺利实施，而俄罗斯的GLONASS系统正在摆脱困境。室外环境卫星导航技术正在往多系统并存、多元组合导航（GPS与移动网络定位、陀螺、航位推算技术等组合）、与无线通信技术（GPS接收机嵌入到蜂窝电话、PDA 中）等方向发展，卫星导航产品的体积和功耗越来越小，功能越来越多，定位精度越来越高。特别值得关注的是，近年来，移动网络与GPS技术结合的A-GPS 技术逐渐应用于个人移动终端，个人基于位臵服务业务迅速发展。2005年我国移动定位业务市场规模已达2.21亿元，预计2009年达25亿元人民币。
与室外定位导航技术相比，室内定位导航技术发展还不成熟。目前室内定位导航主要应用于室内机器人导航。室内机器人导航一般采用基于地图导航、基于创建地图导航和无地图导航3种[65]方式。大型场馆应急管理属于基于建筑物设计的地图导航，它依靠多模定位终端内保存的关于大型建筑物的内部结构等信息，在使用各种室内定位技术获取目标自身位臵信息基础上，根据目标的当前位臵与目的地，进行路径智能规划，基于GIS软件实现目标导航。
可见，基于卫星遥感技术和GPS技术的汽车定位导航应用已经相当成熟，校园、公园等小区域室外导航系统也采取GPS的定位技术，并且也有成熟系统，而专门针对建筑物内部的导航应用则发展缓慢。
本课题面向人们日益增长的室内外全空间基于位臵服务应用需求，将深入研究适用于室内外全空间环境的高精度多模定位技术（A-GPS、蜂窝定位、WLAN、RFID、WSN、图像），探索多重导航信号覆盖下的融合定位框架以及平滑过渡方法以及基于位臵服务的隐私保护技术。课题将研制系列低功耗、集成化全空间高精度定位终端产品，设计及优化实现自适应的多模融合定位引擎软件，并构建全空间高精度定位应用系统平台。
3、研究的技术内容
本课题旨在为物联网环境中建筑物（群）内部及周边提供有效的定位、导
航、监控及预警服务。图2描述了实现本课题目标的技术架构。正如图2所示，就目前的技术发展而言，基于A-GPS、WLAN、RFID和WSN这四种技术的定位技术是实现本课题目标的关键。本课题将围绕这四种定位技术的平滑切换和协作融合，配合地理信息系统技术、嵌入式技术、网络技术、数据库技术和管理信息系统技术，实现高精度定位、跟踪导航及监控报警系统。下面将从以下五个方面详细介绍本课题的研究内容：（1）研究应用于复杂建筑的基于A-GPS、WLAN、RFID和WSN的高精度鲁棒定位技术；（2）研究多重导航信号覆盖下的多模定位融合机制及平滑过渡技术；（3）基于室内精确定位服务的无缝监控、应急预警技术；（4）研制集成化室内外全空间高精度定位原理的终端与系统；（5）构建面向物联网环境应急管理的高精度、实时性导航定位服务应用平台系统。
图2 大型建筑物室内室外全空间定位导航技术架构
本课题的主要研究内容如下：
1、全空间/高精度位臵信息采集技术研究：
1)完成基于GPS、A-GPS、移动定位、WLAN、RFID、WSN、INS、图像等多
模全空间/高精度位臵信息采集技术的调研和研究工作
●基于A-GPS的定位技术
具有高精度定位功能的A-GPS定位技术是本课题研制终端的功能之一。本课题将深入分析大型复杂建筑物周围环境多径效应特点以及对A-GPS定位精度的影响，研究减少多径传播对A-GPS定位精度影响的方法，研究大型场馆室外定位基准站部署策略，实现多重信号覆盖的大型复杂建筑物室外高精度定位导航。
拟解决技术难点：
适用于便携式终端的A-GPS多径传播消除算法。
●基于WLAN的自适应参数化传播模型和抗干扰定位算法
基于WLAN定位是大型场馆室内多模定位导航技术的主体。由于室内无线信号传播特性受多径、散射、多普勒效应等各种环境因素和同频干扰的影响，单纯依靠信号强度信息计算距离的定位方法精度无法得到保障。本课题将针对室内WLAN运行环境，通过实际测量，研究室内环境中WLAN的信道和传播特性，建立动态自适应环境变化的传播模型补偿机制；研究具有抗室内多径干扰和同频干扰的鲁棒定位算法；研究基于机器学习定位算法的快速定位机制和轻量级训练方法。
拟解决技术难点：
（1）环境自适应的参数化传播模型补偿机制；
（2）智能定位算法中目标位臵的快速搜索机制；
（3）减少离线训练数据量方法。
●基于无源RFID的地标界定技术
针对户内户外、房间交界、门里门外等不同区域分界处的细粒度定位导航应用需求，基于短距离无源RFID传输的方向性及无线信号传播的衰减规律，研究基于参考标签、适用于大型建筑物边界区域目标界定的高精度RFID定位技术，提高室内定位导航的准确性。
拟解决技术难点：
(1) 邻居参考标签选择机制；
(2) 定位误差动态修正技术。
●基于WSN的非协作客体的感知、定位与跟踪
针对大型场馆监控及预警中非协作客体的感知、定位及跟踪等应用需求，基于（远）红外、声波等传感器感知模型和贝叶斯滤波技术，研究基于多传感器节点协同的移动目标探测、定位和跟踪技术，配合大型场馆应急管理系统，实现非协作客体外部入侵的及时探测和预警。
拟解决技术难点：
多移动目标的数据关联。
2)完成基于GPS、A-GPS、移动定位、WLAN、RFID、WSN和图像等多模全
空间/高精度位臵信息采集方法的设计、开发工作，可实现全空间/高
精度位臵信息采集关键技术，具体可预见成果：
●便携式、低功耗多模融合定位终端；
●基于视频图像的高精度定位方法
●基于射频指纹的时空迁移性抗干扰定位算法；
●基于无源RFID的地标界定技术及定位误差动态修正方法；
●基于WSN的非协作客体的感知、定位与跟踪方法。
3)完成便携式、低功耗多模融合定位终端试产工作
4)完成发明专利5项
5)向中华人民共和国工业与信息化部提交传感器定位标准提案1个。
2、多重导航信号覆盖下的多模定位融合机制及平滑过渡技术研究：
1)完成GPS、移动定位、WLAN、RFID、WSN、图像等多重导航信号覆盖下
的多模定位融合机制及平滑过渡技术的调研和研究工作为实现多重导航信号覆盖条件下室内外全空间的精确定位导航，本课题将深入研究多模定位的平滑过渡以及基于异构传感信号的融合技术。其中平滑过渡技术主要包括基于多模定位信号强度的自适应切换方法和基于定位精度的自适应切换技术；基于异构传感信号融合技术主要包括异构传感信号的预处理技术、融合算法框架以及融合算法。
拟解决技术难点：
●多模定位交界和重叠区域的平滑切换及过渡机制；
●多模定位信息融合。
2)完成多重导航信号覆盖下的多模定位引擎软件的设计工作，可实现多
重导航信号覆盖下的多模定位引擎软件一套，具体可预见成果：
●多模定位交界和重叠区域的平滑切换及过渡机制；
●多模定位信息融合技术；
●多重导航信号覆盖下的多模定位引擎软件；
●多重导航信号覆盖下定位导航服务系统。
3)完成多重导航信号覆盖下的多模定位引擎软件的试验工作
4)完成发明专利3项
5)向中华人民共和国工业与信息化部提交多模融合定位标准提案1个。
3、基于传感器网络的无缝监控技术研究：
1)完成无缝监控、应急预警、本地搜索技术调研和研究工作
●多传感器信息融合及敏感信息特征提取技术
面向物联网应用环境可能存在的敏感化学物质探测和危险源定位问题，基于化学传感器的感知模型，研究多传感器节点信息融合和敏感信息准确提取技术，对有毒有害等危险化学物质进行及时探测和准确预警；研究基于多传感器数据融合和贝叶斯滤波的高精度静态目标定位技术，为敏感信息的及时应急处理提供准确位臵。
拟解决技术难点：
(1) 多传感器多源信息融合方法；
(2) 危险事件评估及定位。
●传感域覆盖
在建筑物内部部署用于监控的传感器网络，能量效率通常不是影响系统性能的关键，而降低实施成本和实现无缝传感（监控）覆盖则是本课题研究的基本内容；本课题在保证传感无缝覆盖（监控）和无缝连通（数据通信）的前提下，研究设备部署密度的最小化方法。研究感知覆盖域内节点无线通信的调度机制，减少通信冲突，提高无线通信效率。
拟解决技术难点：
(1) 复杂室内环境下实现最小覆盖部署技术；
(2) 感知覆盖域内节点通信调度机制。
●基于复合传感网络和视频监控为一体的无缝监控技术
视频监控是目前应用较为普遍的监控手段，具有提供的信息量大等优势，但存在成本较高、对网络带宽要求高、且易受遮挡影响等不利因素。基于多传感技术的复合传感网络具有成本低廉的特点，可实现对非可视条件及非可视客体（气体）的有效监控。本课题将研究复合传感网络与视频监控网络优势互补的综合解决方案。通过传感网提供的报警事件控制视频设备，实现视频监控系统的录像、镜头切换，为应急管理中心准确决策提供更全面的信息服务。
拟解决技术难点：
复合传感与视频监控系统的联动机制。
2)完成无缝监控、应急预警、本地搜索软件设计及开发工作，具体可预
见成果如下：
●多传感器信息融合及敏感信息特征提取技术；
●多传感器多源信息融合方法及危险事件评估及定位技术；
●复杂环境下实现最小覆盖部署技术及感知覆盖域内节点通信调度
机制；
●基于复合传感网络和视频监控为一体的无缝监控技术；
●本地位臵服务搜索技术。
3)完成发明专利3项
4)向中华人民共和国工业与信息化部提交传感器网络无缝监测标准提案
1个。
4、物联网基于位臵服务的隐私保护技术研究：
1)完成物联网基于位臵服务的隐私保护调研和研究工作
2)完成物联网定位隐私技术软件的设计、开发工作，可实现物联网定位
隐私保护软件一套，具体可预见成果如下：
●高效率敏感位臵隐私和位臵－ID隐私保护算法；
●特定人员/物品定位隐私评测机制；
●物联网定位隐私保护软件一套。
3)完成物联网定位隐私技术中间件软件的试验工作
4)完成发明专利2项
5)向中华人民共和国工业与信息化部提交定位隐私保护标准提案1个。
5、集成化全空间高精度定位终端与系统研制
1) 完成物联网集成化全空间高精度定位终端与系统的调研和研究工作
本部分为课题最终实现的演示验证系统构建软硬件平台，主要包括嵌入式WLAN/RFID/A-GPS多模定位移动终端样机、RFID身份识别与地标界定读卡终端、定位与监控综合接入网关、复合传感定位与报警终端、多模定位服务中间件系统和复杂建筑定位导航与报警综合服务系统。具体研发内容如下：
●嵌入式WLAN/RFID/A-GPS多模定位移动终端样机
多模定位终端是物联网复杂环境实现定位的硬件基础。针对全空间高精度定位导航应用需要，基于嵌入式平台低功耗、小型化和模块化设计技术，研制集成WLAN模块、无源RFID标签、A-GPS定位模块、液晶模块等于一体的便携式终端。该终端能对来自多个定位模块的定位测量数据进行有机融合，实现平滑切换，同时集成基于GIS技术的室内导航软件，实现多模融合定位导航服务。
拟解决技术难点：
(1) 微型化给多模无线集成带来的串扰问题；
(2) 可视用户接口、多模定位前端复杂计算以及频繁无线通信给移动设备带来的高能耗问题。
●RFID身份识别与地标界定读卡装臵
针对大型场馆室内外、门内门外等边界区域高精度定位导航需要，研制集成无源RFID阅读模块、WLAN通信模块于一体的读卡装臵。该装臵采用方向性天线和基于二叉树的防碰撞算法，实现无源RFID标签的快速读取和地标界定。通过集成WLAN模块，该装臵可以方便地接入网络。
拟解决技术难点：
RFID防碰撞技术。
●定位与监控综合接入网关
研制集成WLAN模块的嵌入式WSN无线网关，实现WSN网络的随机接入；使
用基于WLAN定位技术实现网关定位，并辅助其它用于监控的WSN节点定位。在网关中集成WLAN和WSN双协议栈。实现WSN网络数据信息的汇聚，向应急管理中心发送处理后的各种信息，并接收来自管理中心的指令。
拟解决技术难点：
嵌入式异构网络协议栈开发和有机集成。
●集成多种传感器的定位与报警终端
针对大型建筑物（群）室内外敏感区域的全自动无缝监控和预警需求，研制集成（远）红外、声波和化学传感于一体的传感器网络定位报警终端，来自动探测非协作客体发射的（远）红外、声波和有毒有害等危险物质信息，并通过WSN及WLAN网络向应急管理控制中心发送，实现安全预警。同时相互协同，实现敏感目标的定位与跟踪。
拟解决技术难点：
异构多传感器集成技术。
●多模式定位服务中间件系统
基于本课题各种定位技术的研究成果，开发综合WLAN/RFID/A-GPS/WSN多模定位技术的位臵服务中间件。该中间件通过定义多个软件抽象层，实现从硬件设备、到模式体系、到基于信息融合位臵服务的动态配臵。按照现有定位导航应用的位臵服务标准定义中间件接口，定义位臵服务中间件与上层的定位导航与报警综合服务系统的开发接口，实现定位融合以及各种定位计算服务。
拟解决技术难点：
(1) 多模定位信息接入的适配技术；
(2) 支持行业标准的位臵服务中间件接口定义。
●复杂建筑（群）定位导航与报警综合服务系统
复杂建筑（群）的定位导航与报警综合服务系统基于多模定位服务中间件，使用GIS与导航开发平台集成实现，它是集定位导航和报警于一体的上层应用软件系统。该系统在提供导航和报警服务的同时，还设计与现存视频监控、报警和应急系统联动的接口。
拟解决技术难点：
集成GIS、导航、数据库和嵌入式网络技术于一体的软件设计与开发。
2)完成集成化全空间高精度定位终端与系统的设计、开发与原型系统定型
工作，可实现集成化全空间高精度定位终端一套，集成化全空间高精度定位应用系统一套，具体可预见成果如下：
●嵌入式WLAN/RFID/A-GPS多模定位移动终端样机；
●RFID身份识别与地标界定读卡装臵；
●定位与监控综合接入网关设备；
●集成多种传感器的定位与报警终端；
●集成化全空间高精度定位应用系统。
6)完成集成化全空间高精度定位终端与系统的试验工作
7)完成发明专利2项，产品外型专利3项
4、产业链分析
基于位臵服务产业链相对较长，主要包括硬件平台（硬件厂商）、地图（导航地图厂商）、GIS平台（GIS软件厂商、网络地图服务商）、AP/CP（应用开发商、内容提供商）、服务（服务提供商、移动运营商）和移动终端（定位标签、手机厂商、PND、车载导航仪）等。在信息资源内容业务方面，目前尽管投入巨大，但受到国内客观环境限制，基于位臵服务正处在用户教育培养阶段，整个产业链很不完善，呈现中游GIS软件强，上游位臵信息整合与下游应用业务明显偏弱的纺锤状。位臵信息尚未开放，限制了业务的开发。位臵信息整合需要一个统一的协调机制。SP难以与终端厂商协调一致。用户一旦更换终端，业务习惯就要随之改变。在应用创新和模式创新方面，难以形成规模，容易成为先烈。
本课题主要涉及基于位臵服务产业链中的硬件平台、移动终端和服务等方面，主要进行核心技术攻关和关键技术验证等工作，并进行示范应用。
5、经济效益分析
定位技术在交通运输、现代物流、公共安全、旅游娱乐、安全生产、军事国防等领域有着广泛的应用前景。卫星定位技术已在交通运输、大地测绘、军事国防等领域取得了巨大成功，目前正向个人移动终端上快速渗透，有望成为
手机终端的标准配臵。在制造业和物流行业，为了提高生产及物流效率，减少浪费，越来越多的企业开始使用定位系统，对生产人员、生产设备、制成品以及运输工具进行实时追踪。而在安全问题比较敏感的煤矿、监狱、医院、危险作业场所、学校、娱乐场所等地，人们开始部署各种实时定位系统，以随时掌握相关人员和关键设备所处位臵以及工作状态，从而提高紧急情况下的搜救效率以及应急管理水平。
伴随移动计算设备的广泛使用以及无线通信技术的进一步发展，定位技术应用不断创新。基于用户位臵语义环境（Context）信息，为用户提供丰富多彩的服务（Location-Based Service，LBS）已成为普适计算技术研究的最大分支。例如，基于位臵的欢迎信息、最近餐馆查询、车务通等。此外，潜在的位臵服务应用场景还有位臵广告（精准化小区广告、位臵竞价排名、动态优惠券），位臵社区（动态社区、位臵交友、社区服务现场开展），位臵游戏（实景大富翁、寻宝探索游戏等），位臵分析（基于用户位臵等语义环境的信息挖掘、商业网点选址、交通流量预测分析、城市规划优化分析、个人商务活动分析等）。
基于位臵服务将移动设备的位臵或坐标与其他信息整合起来，为用户提供增值服务。基于位臵服务有着广泛的应用前景。目前80%的互联网信息与位臵相关，本地搜索（即你所处的位臵）正成为研究和应用热点。近年来，随着汽车工业的迅速发展，我国定位导航服务快速增长，预计2010年产值将超过500亿。此外，移动计算设备日益普及，GPS逐渐成为手机标配，为基于位臵服务提供了硬件基础。移动运营商和移动设备制造商正在基于位臵服务方面展开角逐。例如，中国移动设立辽宁位臵服务基地，其研发成果－世博版手机地图可为用户提供世博地图、世博路线指引、世博信息搜索、实时路况信息、定位自己及他人等服务。著名移动设备生产商诺基亚看好基于位臵服务的广阔市场前景，斥81亿美元巨资收购了全球领先的基于位臵解决方案和车辆导航电子地图数据提供商 Navteq，正在尝试由设备生产商向服务提供商方向发展，由此可见定位技术发展的“热度”。
6、需要解决的主要问题，包括技术问题、资金问题、政府政策扶持等等
本课题拟解决的主要技术问题包括 (1) 多模融合定位框架；(2) 多模定位交界和重叠区域的平滑切换及过渡机制；(3)基于射频指纹定位的时间、设备迁移性抗干扰方法；(4)基于位臵服务应用平台软件开发。
目前基于位臵服务正处在用户教育培养阶段，整个产业链很不完善，呈现中游GIS软件强，上游位臵信息整合与下游应用业务明显偏弱的纺锤状。位臵信息尚未开放，限制了业务的开发。位臵信息整合需要一个统一的协调机制。SP难以与终端厂商协调一致。用户一旦更换终端，业务习惯就要随之改变。在应用创新和模式创新方面，难以形成规模，容易成为先烈，因此迫切需要国家政策以及资金支持。
本课题拟申请国拨资金2000万，用于关键技术攻关、设备研制以及应用平台软件开发和系统示范验证工作。
参考文献：
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物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网 .定义/特征 内涵 英文名：Internet of Things（IOT），也称为Web of Things。 物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。 特征 和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。 首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。 其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。 还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。 “物”的涵义 这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围： 1、要有相应信息的接收器； 2、要有数据传输通路； 3、要有一定的存储功能； 4、要有CPU； 5、要有操作系统； 6、要有专门的应用程序； 7、要有数据发送器； 8、遵循物联网的通信协议； 9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。 “中国式”定义 物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、
2020年物联网行业分 析报告 2020年8月
目录 一、5G成为物联网核心催化剂 (6) 1、5G时代最大特征是万物互联 (6) 2、运营商重视物联网发展，三大运营商物联网连接数持续高增长 (6) 3、5G建设全面提速，行业应用加速落地，物联网迎来加速发展期 (7) 4、作为新兴行业，物联网市场规模得到快速发展 (8) （1）连接数量 (8) （2）市场规模 (9) 二、产业物联网成为新时期物联网发展的核心 (9) 1、政策因素在生产性领域和智慧城市建设上效果显著 (9) 2、5G会对物联网产生本质催化 (10) 三、芯片成为物联网连接根基 (12) 四、物联网模组有望迎来发展机遇，格局向头部集中 (14) 1、无线通信模组是物联网感知层与网络层的重要连接枢纽 (14) 2、通信模组分为蜂窝类模组和非蜂窝模组 (15) 3、整个物联网模组的产业链格局：规模优势+渠道优势提供行业护城河 (16) 五、相关企业 (19) 1、移远通信 (19) 2、广和通 (20) 3、汉威科技 (20) 4、移为通信 (21) 5、威胜信息 (21) 6、高新兴 (21) 7、美格智能 (21) 7、浩云科技 (22) 六、主要风险 (22)
1、贸易摩擦带来的芯片原材料供应风险 (22) 2、产品技术升级的风险 (22) 3、行业发展不及预期 (22)
物联网市场高度景气，带动行业增长迅速。作为新兴行业，物联网市场规模得到快速发展。（1）连接数量，根据爱立信的统计，物联网连接数将3倍于移动互联网的增速，其中局域网链CAGR约18%，广域网产业链（包括蜂窝和LPWA）CAGR约26%。（2）据Gartner 预测，物联网终端市场规模将达到2.93万亿美元，保持年均25-30%的高速增长。 5G等基础设施的完善是物联网发展质变的根基。5G定义了三大场景：大带宽、广连接、低延时。5G网络覆盖不断加速，对于更多物联网场景的孵化意义重大，包括公用事业、车联网、自动驾驶、工业控制等，2G/3G/4G网络对于物联网没有直接的催化，是基于人与人之间沟通的基础设施。而5G网络是第一次面向产业的信息端基础设施升级。物联网的爆发始于5G。 物联网成为新的经济引擎。以互联网、智能终端为载体的信息革命带来了上一轮经济的爆发，催生了苹果/亚马逊/谷歌，阿里/腾讯等商业巨头。而在5G时代刚起步的当下，物联网连接数10倍于互联网的背景下，对于运营商、芯片厂商、中游制造厂商、下游应用平台厂商都迎来一轮新的契机。 物联网作为5G应用的核心赛道，有望在5G/IDC的基础设施之上，开启新篇章。基础设施的建设给物联网应用的孵化提供了土壤，物联网的推进促进了基础设施的升级。 5G的投资节奏逐步进入第三个阶段—规模建网之后，寻找5G落地带来的流量增长和应用落地的投资机会。
物联网技术课后习题答案 第一章 1.“智慧地球”是由IBM公司提出的，并得到美国总统奥巴马的支持。 2.RFID属于物联网的感知层。 3.物联网有四个关键性的技术，其中传感技术能够接受物品“讲话”的内容。 4.物联网存在的问题有：技术标准问题，安全问题，协议问题，IP地址问题，终端问题共五大问题。制造技术不是。 5.物联网的理念是基于互联网、射频识别技术（RFID）、电子标签，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。 6.中国的第一个提出建设物联网的城市是无锡。2009年8月温家宝总理来到无锡“物联网”技术研发中心考察，指出要尽快突破核心技术，把传感器技术和3G技术的发展结合起来。 7.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，支撑和应用属于软件系统中的应用层。 8.物联网的显着特点是技术高度集成，学科复杂交叉和综合应用广泛。 9.物联网，较直接的说，就是把实际金额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。物联网的关键技术有：RFID，传感技术，无线网络技术，虚拟化技术与云计算 简答题 1.简述物联网的定义，分析物联网的“物”的条件。P8 答：物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。特别注意的是物联网中的“物”，不是普通意义的万事万物，这里的“物”要满足以下条件：1、要有相应信息的接收器；2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能；4、要有处理运算单元(CPU)；5、要有操作系统；6、要有专门的应用程序；7、要有数据发送器；8、遵循物联网的通信协议；9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。 2.简述15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。 3.名词解释：RFID，EPC，ZigBee。 答：RFID (Radio Frequency Identification)即射频识别，俗称电子标签，一种自动识别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。EPC(Electronic Product Code)，即产品电子代码，为每一件单品建立全球的、开放的标识标准，实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。 4.简述物联网的体系结构。 答：物联网可以简要分为核心层、接入层，软件核心层主要是应用层，硬件接入层包括网络层和感知层。感知层一般包括RFID感应器、传感器网关、接入网关、RFID标签、传感器节点、智能终端等，网络层包括无线传感网、移动通讯网络、互联网、信息中心、网管中心等；软件应用层是为了管理、维护物联网以及为完成用户的某种特定任务而编写的各种程序的总和。 5.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。6举例说明物联网的应用领域及前景。 答：物联网应用领域很广，几乎可以包含各行各业。目前在环境保护、社区服务、商务金融等方面，例如“移动支付”、“移动购物”、“手机钱包”、“手机银行”、“电子机票”等，前景广阔可观，应用潜力巨大，无论是服务经济市场，还是国家战略需要，物联网都能占据重要地位 第二章 一、选择题 1. EPC-256Ⅰ型的编码方案为_____C_____。 A) 版本号2 位，EPC 域名管理21 位，对象分类17 位，序列号24 位 B) 版本号2 位，EPC 域名管理26 位，对象分类13 位，序列号23 位 C) 版本号8 位，EPC 域名管理32 位，对象分类56 位，序列号160 位 D) 版本号8 位，EPC 域名管理32 位，对象分类56 位，序列号128 位2．EPC 条形码的编码方式有一维条码与二维条 码两种，其中二维条码_____C_____。 A) 密度高，容量小 B) 可以检查码进行错误侦测，但没有错误纠正 能力 C) 可不依赖资料库及通讯网路的存在而单独 应用 D) 主要用于对物品的标识 3. 模拟信号到转换成数字信号的三个阶段为 ____A______。 A) 抽样-量化-编码B) 抽样-编码-量化 C) 编码-抽样-量化D) 量化-编码-抽样 4.下列因素不会影响读写器识别电子标签有效 距离的是_____D______。 A) 读写器的发射功率B) 系统的工作频率 C) 电子标签的封装形式D) 阅读器和应答器耦 合的方式 5. 下列哪种情况会导致极化损失最大 ____B_____。 A) 用+ 45° 极化天线接收垂直极化或水平极化 波 B) 用水平极化的接收天线接收垂直极化的来 波 C) 用垂直极化天线接收+45° 极化或-45°极 化波 D) 用线极化天线接收任一圆极化波 二、填空题 1. 目前的EPC 系统中应用的编码类型主 要有三种：__64___位、__96___位和__256___位， EPC编码由___版本号_、___产品域名管理__、____ 产品分类部分_和_____序列号___四个字段组成。 2. EPC 系统由___产品电子编码体系（EPC） _、___射频识别系统__及__高层信息网络系统_ 三部分组成。 3. RFID 系统主要由____应答器_、___阅读 器_和____高层__组成。其中阅读器用于产生____ 射频载波_完成与_____应答器__之间的信息交互 的功能。 4. 应答器具体可以分为____无源（被动式） 应答器__、___半无源（半被动式）应答器___和 ____有源（主动式）应答器__。 5. RFID 的种类有__近场天线___,__远场天线 _,___偶极子天线_____,__微带贴片天线 ______,___RFID 电感耦合射频天线_______五种。 三、简答题 1、什么是EPC 中文称为产品电子代码，是国际条码组织推出 的新一代产品编码体系。 2、请简要叙述EPC系统的组成，以及各个部分 的英文简写 EPC系统有产品电子编码体系、RFID系统及高 层信息网络系统三部分组成，共六个方面。产 品电子编码体系:EPC编码标准RFID系统:EPC 标签,识读器,高层信息网络系统:Savant（神经 网络软件）,对象名称解析服务,实体标记语言。 EPC载体、读写器、EPC产品管理中间件、网 络、ONS、PML服务器、数据库等。 其中ONS ( Object Naming Servicer，对象名称 解服务器)，它用来把EPC转化成IP地址，用来 定位相应的计算机和完成相应的信息交互服 务。 PML ( Physical Markup Language，实体标识语 言)服务器中，存储用PML描述的实物信息，如 实物名称、种类、性质、生产日期、生产厂家 信息、实物存放位置、实物的使用说明等。 3、EPC编码有几项技术要求每项要求具体如何 EPC数字信息代表了该产品的生产地区、生产 商、生产日期、产品属性等数据信息。 目前的EPC系统中应用的编码类型主要有三 种：64位、96位和256位，EPC由版本号、产 品域名管理、产品分类部分和序列号四个字段 组成，版本号字段代表了产品所使用的EPC的 版本号，这一字段提供了可以编码的长度。 产品域名管理字段标识了该产品生产厂商的具 体信息，如厂商名字，负责人以及产地。 产品的分类字段部分可以使商品的销售商能够 方便地对产品进行分类。序列号用于对具体单 个产品进行编码。对于具体的编码标准现在已 经推出有：EPC-96Ⅰ型，EPC-64Ⅰ型、Ⅱ型、 Ⅲ型，EPC-256Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型等编码方案。 4、条形码分为几种请简要说明每种条形码的特 点 条形码可以有一维的，还有二维条形码，黑条 和空白的排列就代表了商品的产品属性等特征 信息，因而在许多领域有广泛的应用，因其各 自特点差异，其用途也各不相同，日常我们多 见到的是一维条码。 在EPC条形码的编码方式中在水平和垂直方向 的二维空间存储信息的条码，称为二维条码 （2-dimensional bar code），可直接显示英文、 中文、数字、符号、图形；存储数据量大，可 存放1k字符，可用扫描仪直接读取内容，无需 另接数据库；保密性高（可加密）；安全级别最 高时，损污50%仍可读取完整信息。 5、RFID系统基本组成部分有哪些 标签，应答器，阅读器，天线和中间件。 关键组件主要有应答器、阅读器和处理软件二 维条形码。 6、电子标签分为哪几种简述每种标签的工作原 理（没查到） 7、RFID产品的基本衡量参数有哪些 阅读器性能参数：工作频率、作用距离、数据 传输速率、安全要求、存储容量与成本，RFID 系统的连通性，多电子标签同时识读性。 天线部分：天线效率，方向性系数，增益系数， 波瓣宽度，方向图 8、简述天线的工作原理。 天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率 接收或辐射出去的装置，是电路与空间的界面 器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转 化，在电磁能量的转换过程中，完成信息的交 互。 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线 （电线）输送到天线，由天线以电磁波形式辐 射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下 来，并通过馈线送到无线电接收机。 9、对于抛物面天线，已知它的抛物面直径为 2m，中心工作波长为2cm，根据统计出来的经 验数据，请计算其增益近似为多少。 答：对于抛物面天线，可用下式近似计算其增 益：G（dBi）= 10 lg { 4.5 ×（D / λ0）2} 式中，D为抛物面直径；λ0为中心工作波长； 4.5是统计出来的经验数据。 现在D=2m，中心工作波长λ0=0.02m，代入公 式得G=95.42 dBi。 如果已知天线长度0.5 ，G(dBi)=10lg{2×0.5/2} 10、RFID天线主要分为哪几种各自的特点如何 近场天线：设计比较简单，一般采用工艺简单， 成本低廉的线圈型天线。 远场天线：工作距离较远，一般位于读写器天 线的远场。 偶极子天线：可靠性极高，高增益，高功率， 窄频带场合使用。 微带贴片天线：质量轻，体积小，剖面薄，成 本低，易于大量生产。 第三章 一、选择题 1. 在我们每个人的生活里处处都在使用着 各种各样的传感器，下列使用到光电传感器 的是____C_______。 A) 电视机B) 燃气热水器报警 C) 数码照相机D) 微波炉 2. 根据传感技术所蕴涵的基本效应， 可以将传感器分为三种类型，下列类型中 ___D_______不在其中。 A) 物理型B) 化学型 C) 生物型D) 自然型 3. 下列特性中，_____C______不是气敏传感 器的特性之一。 A) 稳定性B) 选择性 C) 互换性D) 电源电压特性 4. 具有很高的线性度和低的温度漂移的传 感器是____B_______。 A) 温度传感器B) 智能传感器 C) 超声波传感器D) 湿度传感器 5. 在微电子机械系统(MEMS)中，材料以 _____A______为主。 A) 硅B) 钨 C) 铁D) 钼 二、填空题 1. 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。___敏感元件_____ 与__转换元件___是传感器的两个基本元件， 2. 传感器的输出量对于随时间变化的输入量的 响应特性称为传感器的___动态特性________，衡 量静态特性的重要指标是___线性度________、___ 灵敏度________、___迟滞________和__重复性 _________等。 3. 湿度传感器按照结构分类法可分为____电阻 式_______和___电容式________两种基本形式，其 湿度传感器的敏感元件分别为___湿敏电阻 ________和__湿敏电容_________。 4. 超声波传感器的主要性能指标有___工作频 率________、___工作温度________和___灵敏度 ________。 5. 传感器信号处理的主要目的是，根据传感器 输出信号的特点采取不同的信号处理方 法来提高测量系统的__测量精度_________和___ 线性度________。 三、简答题 1.简述传感器的基本原理及组成 基本原理：把特定的被测信号，按一定规律转 换成某种可用信号输出。 组成：敏感元件及转换元件 2.简述传感器的静态特性和动态特性 静态特性：是指被测量的值处于稳定状态时的 输出与输入关系。 动态特性：是指其输出对随时间变化输入量的 响应特性。 3.简述超声波传感器的系统组成及工作原理。 系统组成：发送传感器，接收传感器，控制部 分与电源部分。 工作原理：超声波是一种在弹性介质中的机械 振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向 振荡（纵波）。超声波可以在气体、液体及固体 中传播，其传播速度不同。另外，它也有折射
物联网发展现状及趋势分 析 Last revision on 21 December 2020
物联网发展现状及趋势分析物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用，对新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展具有重要意义。因其具有巨大增长潜能，已是当今经济发展和科技创新的战略制高点，成为各个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导。一、什么是物联网（一）物联网的定义物联网是新一代信息技术的重要组成部分，指的是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其英文名称是“The Internet of things”，也称作“The Internet of everything”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。其含义有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念。1999年MIT建立了“自动识别中心（Auto-ID Center）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络。2005年11月，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计
国内外物联网发展现状及物联网关键技术研发情况
目录 一、全球物联网发展总体态势 (1) （一）发展动能不断丰富，带动物联网在全球的持续发展 (1) （二）物联网应用场景持续拓展，应用新特征不断显现 (2) （三）物联网产业力量不断增强，但供需对接仍需推进 (4) （四）物联网生态之争愈演愈烈，边云双核心加快布局 (7) （五）物联网与多样化技术加快融合，创新能力持续提升 (9) 二、物联网应用发展情况和特点 (12) （一）全球物联网应用的整体情况 (12) （二）消费物联网应用热点迭起 (14) （三）智慧城市物联网应用全面升温 (18) （四）生产性物联网应用成就新的风口 (21) 三、物联网关键技术产业进展情况 (23) （一）传感器成本持续走低，应用微创新特征显现 (23) （二）芯片产业格局初步形成，市场潜力巨大 (25) （三）模组产业竞争激烈，注重高附加值发展 (28) （四）网络接入侧进展迅速，核心网侧突破缓慢 (29) （五）平台功能更加完备，开放性不断提升 (32) 四、我国物联网发展情况 (35) （一）“十三五”进程过半，物联网取得阶段性进展 (35) （二）MEMS传感器产业取得一定进展，但短板仍较为突出 (37)
（三）芯片呈现多层次供应商格局，模组低价格竞争明显 (39) （四）中国形成规模最大公共物联网网络，但盈利模式尚需探索 (40) （五）物联网平台之争进一步升级，探索商业模式闭环和转型增多 (42) 五、我国物联网发展展望与推进策略建议 (42) （一）我国物联网发展展望 (42) （二）我国物联网发展的策略建议 (44)
物联网关键技术的理解和比较 朱凌亮 B13111028 目录 第一章：物联网关键技术的简介 第二章：物联网的发展过程 第三章：物联网关键技术之感知技术 第四章：物联网关键技术之网络通信技术 第五章：物联网关键技术之数据融合与智能技术第六章：物联网关键技术之纳米技术 第七章：物联网现存问题 第八章：物联网的发展前景
物联网关键技术的简介 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广 阔的应用前景。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递 与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的 全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划 分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：感知技术、网络通信技术、数据 融合与智能技术、纳米技术。 物联网是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、 工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各 种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成、以及基于云计算的SaaS 营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、 预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等 管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。 从1999年Ashton教授在研究RFID时最美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个词，2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式 提出了物联网的概念，到现如今各国政府重视下一代的技术规划，纷纷将物联网作为信息技 术发展的重点。IBM更是提出“智慧的地球”的最新策略，并且希望在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，从而带动经济的发展和社会的进步，希望以此掀起“互联网”浪潮之 后的又一次科技产业革命。 一般而言，可以将物联网从技术架构上来分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层 由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、 二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳 鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体， 采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平 台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联 网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 技术的发展与进步促成了物联网的快速发展，而其中的关键技术对物联网更是具有不同凡响 的影响和意义。 物联网的发展过程 1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine。 1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。 1995年比尔盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网，但未引起广泛重视。 1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。 2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生2004年 日本总务省（MIC）提出u-Japan计划，该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接，希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的
麦肯锡物联网研究报告 更多物品中被嵌入传感器，从而获得了通讯能力。由此构成的信息网络能够创造新的业务模式，改进业务流程，并降低成本和风险。 在大多数组织中，信息都是沿着熟悉的路径传播。专有的信息存储在数据库里，并在报告中对其进行分析，然后沿着管理链逐级上报。信息还可以源于外部——从公共来源收集信息，从互联网获取信息，或者从信息供应商那里购买信息。 但是，可以预见的信息传播途径正在发生变化：物质世界本身正在成为一种信息系统。在这种称为物联网的信息系统中，嵌入各种实物——从公路路面到心脏起搏器——之中的传感器和致动装置，通过有线和无线网络，并通常利用与联接互联网同样的互联网协议（IP）彼此联接。这些网络生成大量数据，并流入计算机中进行分析。当物品既可以感知环境，又可以相互通讯时，它们就成为能了解复杂性，并迅速对其做出响应的工具。在所有这一切中，具有革命性意义的是，这些实物信息系统现在正开始被部署运用，它们有的甚至可在基本无人干预的情况下工作。 形如药丸的微型摄像机已能穿过人体的消化道，并传回数千幅图像，以查明疾病的来源。与遥感卫星和地面传感器收集的数据无线联接的精密农机设备，可以考虑作物的生长条件，并调整农田各个不同部分的种植方式——例如，对那些需要更多营养的地块增加施肥量。在日本，广告牌可以对路过的行人进行观察，评估他们符合哪种消费者特征，并根据这些评估结果马上改变显示的广告内容。 确实，在一些物联网中，有着未来发展的蛛丝马迹，也有对企业的早期预警。随着创造价值新方式的出现，主要基于当今静态信息架构的业务模式面临着挑战。当一位消费者的购买偏好在一个特定地点被实时感知到时，动态定价也许会增加购买的可能性。知道了一种产品的使用频率或使用强度，就可以创造更多的选择——例如，可以对产品收取使用费，而不是直接出售。通过在制造流程中密布大量传感器，就能实现更精确的控制，提高生产效率。当对运营环境中的危险因素持续不断地进行监测，或物品本身可以采取纠正措施，以避免损害发生时，就能降低风险和成本。充分利用这些能力的企业要比不这样做的竞争对手处于更有利的地位。 物联网的广泛应用尚需时日，但是，由于其支撑技术的不断完善，这一天正渐行渐近。无线网络技术的进步，以及通讯协议的进一步标准化，使人们有可能在几乎任何时间和任何地点，通过这些传感器采集数据。为此，越来越小的硅芯片正在获得越来越强大的能力，同时，遵循摩尔定律的发展模式，其成本却在不断下降。大量增加的存储和运算能力（其中一些是通过云计算实现的）使得有可能以极大的规模和不断降低的成本进行数据处理。 对于科技型企业和处在技术应用前沿的企业来说，这些都已经不是新闻。但是，随着这些技术日趋成熟，企业运用这些技术的范围将会扩大。现在，对于各行各业的企业高管来说，构建自己关于物联网可能带来的潜在影响和机遇的思路正当其时。我们注意到，正在出现6种各具特色的应用类型，它们分属两个主要门类：第一类是信息与分析；第二类是自动化与
综述 从物联网的概念提出至今，政产学研用各界大力投入物联网的研究和建设工作中。当前，物联网主要集中在传统的技术设计和行业应用方面，作为信息技术产业的重要组成部分，其建设和发展必然受到能源和成本问题的制约，绿色节能也是目前关注较少的一个领域。为从根本上理清物联网目前存在的能耗问题，为建设高能效的绿色物联网提供理论依据，本文首先介绍了绿色物联网的基本概念，对绿色物联网的发展进行了分析，然后根据物联网的发展需求，结合我国物联网的发展现状，对当前绿色物联网各层的能耗构成进行了具体分析，总结了产业界和学术界在绿色物联网方面的推动工作；同时以物联网的层次关系为出发点，对绿色物联网各层的绿色节能和能效优先设计技术进行了深入分析和梳理，然后结合物联网层次关系给出了当前研究界对绿色物联网研究的各个环节的主要技术，最后对绿色物联网的未来发展进行了总结和展望。 关键词 物联网；绿色通信；能耗；能效 绿色物联网：需求、发展现状和关键技术* 张 兴，黄 宇，王文博 （北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室无线信号处理与网络实验室（WSPN ）北京100876） 摘要 1前言 物联网近年得到政产学研用社会各界的极大关注，美 国权威咨询机构Forrester 预测[1]，到2020年，全球物物互联的业务跟人与人通信的业务相比，将达到30∶1，因此物联网被称为下一个万亿级的通信业务。自1999年美国移动计算和网络国际会议提出物联网的概念以来，物联网的研究已经经过了十几个年头。2009年8月7日，国务院总理温家宝在视察中国科学研究院嘉兴无线传感网络工程中心无锡研发分中心时，提出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，并且明确要求尽快建立我国的传感信息中心，称为“感知中国”。在关注物联网技术发展的同时注意到，整个物联网的能耗问题日益突出，绿色物联网的需求越来越迫切。为了避免以往“先发展，后治理”的错误行业误区，适应“绿色通信”的发展趋势，减小 通信行业发展对生态环境的压力，在大力发展物联网的同时，提前做好绿色物联网的相关研究工作，对我国物联网未来的健康发展具有重要的指导意义。 绿色物联网，一般指节能减排，减少环境污染、资源浪费以及对人体和环境有危害的新一代物联网设计理念，通过对网络设备进行改造、优化并引入新技术，以达到降低能耗的目的，最终实现人与自然的和谐相处，实现可持续发展。 2物联网的绿色发展需求 作为最大的发展中国家以及第二大能源消费国，并且 从目前情况来看，通信行业已经成为耗电大户，排在全国各行业的第12位[2]。巨额的用电成本不仅阻碍了行业的发展，也意味着碳排放量的大幅度升高。 物联网作为一种全新的网络形态，除包括无线传感器网络之外，还包括无线/有线接入网、IP 核心网以及大型计算处理管理平台，几乎包含ICT 产业的各个领域，庞大的 *国家“973”计划基金资助项目（No.2012CB316005），国家自然科学基金资助项目（No.61001117，No.U1035001）96
中科院孙利民：物联网关键技术和应用 2009年11月21日10:53 来源：人民网―无线频道 为全面探讨和分享全球物联网产业链成熟度和最新发展情况，特别是物联网作为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮在全球的部署和运营情况。由天地互连公司主办的“2009无线技术世界暨物联网国际高峰会议”于2009年11月19日-20日在北京国宾酒店顺利举办。 中科院软件所研究员孙利民在大会上发表了题为《物联网关键技术和应用》题演讲。 中科院软件所研究员孙利民 以下为演讲实录： 孙利民：大家好，我来自中科院软件所。我给大家报告的题目是《物联网的关键技术》，前面中科院的侯老师和几个运营商都谈论了物联网，特别是侯老师谈了物联网上层的概念和发展趋势，运营商从产业界去谈物联网，包括我们Intel谈到了云计算，这是支撑物联网很好的技术。 我以前是从无线传感器网络的，我从这个角度谈一下对于物联网的认识。 首先，谈一下我们对于物联网的理解和关键技术，以及一些典型的应用。现在物联网非常热闹，包括了我们的股市，前一段时间听起来与这个相关的都在发生波动。其实有两个事情是相关的，第一个是IBM的云计算提出了这个概念之后，受到了美国政府的重视，特别是奥巴马政府是作为将来的一个救市重要的发展方向。在中国，温总理在8月7日到无锡中科院的高新微纳传感网工程技术研发中心时，对该中心对感知中国传感网络的发展做了很好的规划。 其实这个概念在很早就提出来了，最早从我们的资料上看到，是98年MIT的Kevin，他提出了物联网这个概念。他当时的概念是希望把RFID和其他的传感器，与我们平常用到的物品放在一起，嵌入到这些设备里面，使日常的物品联在一起，形成一个比较简单的物联网。然后是由世界上的四个大学，他们成立了RFID的分布式的中心，这个中心研究的方向，就是以RFID为基础，构建一个全球性的RFID的架构，对我们的物品能够进行实时的跟踪。在05年的ITU研究报告，就是比较正式的RFID，比较全面正确的认识了物联网相关的内容和知识。美国对于物理上的物联网认识比较多一点，IBM加上了网络，是在物体上，包括了桥梁、火车、隧道等都加上传感器，通过传感器获取物体的自身状态、周围的环境状态，是把计算的能力、联网的能力都融入进来。它是物体或者是上网，它能够更有智能化。 这是09年欧洲报告上的东西，他们在这个定义里面叫做Internet of Things。他们认为是物理和虚拟的实体，这个实体是可标识的，在时间和空间上是可移动的。他认为是这样的概念，它具有一些属性，包括了可标识、可通信、可信息交换的，这是任何一个物体都具有的。到上层可以创建、可以管理、可以毁灭其他的物体。
物联网的关键技术 摘要 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广阔的应用前景[1]。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：标签物品的RFID、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术[2]。本文首先介绍这些技术的基本原理和发展，并就其中的几个核心技术进行详细的认识和探究,同时分析技术应用背后面临的问题和挑战，为物联网的发展提出更具前瞻性的建议。 关键词：物联网关键技术RFID
Abstract The Internet of things is a based on the information such as the Internet, the traditional telemunication network bearer, so that all can be independently addressable ordinary physical objects to achieve interoperability of networks is an important part of the new generation of information technology, the rapid development in recent years, with a broad Prospects. As a dynamic global network infrastructure, it is simply the transmission of information and control things and things, between persons and things. Things technology is an integrated technology, covering the information obtained from the transmission, storage, processing until the whole process of the application, the key lies in the sensor and sensor network technology development and promotion, according to the different focus of networking technology different criteria for the classification, the International Telemunication Union report is divided into four key technologies: label items RFID, sensor network technology perceive things, think about things smart technology, miniature things nanotechnology. This paper describes the basic principles and development of these technologies and a detailed understanding and exploring on a few of the core technology, and analyzes the problems and challenges facing the technology behind the application, put forward more proactive proposals for the development of things. Key words：Web of Things，key technology，RFID
物联网应用调研报 告
物联网应用调研报告 院系: 信息学院 专业: 计科物联 班级: 10级计科物联1班 姓名: 周陈安 学号: 211486 提交论文(报告)时间: 年7 月 5 日
物联网应用调研报告 计科物联专业学生周陈安学号 211486 一、摘要 从飞鸽传书到电报的创造,从电报到电话,从电话到计算机技术的应用,再从计算机技术到物联网时代,人类的发展伴随着信息社会及其通讯手段的日新月异。当今物联网的技术的蓬勃发展,必将使物联网应用渗透到人类社会的各个层面,必将给经济社会发展起到强有力的推动作用。 物联网的飞速发展,离不开各项物联网关键性技术的突破,物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、GPS、GSM、ZIGBEE、条码等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的”Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行”交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,经过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID,正是能够让物品”开口说话”的一种技术。在”物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,经过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而经过开放新的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的”透明”管理。 本研究报告将对物联网在不同领域的应用进行调研,对现有物
联网企业发展状况进行调研分析。 二、物联网在不同领域的应用 随着科技的快速发展,物联网技术的应用已经渗透到了各个领域,包括智能电网、智能交通、智能物流、智能绿色建筑和环境监测等。比如基于低、高速传感网的太湖水质监测系统已投入使用;基于传感网的智能交通系统在流量监测、红绿灯控制、停车信息服务等方面已投入应用等等。物联网技术已经在潜移默化的影响着我们的日常生活。这里主要总结一下物联网的在智能电网、智能交通、智能物流和环境监测领域的具体应用。 （一）.智能物流领域 智能物流是基于互联网、物联网技术的深化应用,利用先进的信息采集、信息处理、信息流通、信息管理、智能分析技术,智能化地完成运输、仓储、配送、包装、装卸等多项环节,并能实时反馈流动状态、强化流动监控、使货物能够快速高效地从供应者送达给需求者,从而为供应方提供最大化利润,为需求方提供最快捷服务,大大降低自然资源和社会资源的消耗,最大限度地保护好自然生态环境。 智能物流的技术大致包括以下几种: 1.供应链管理技术 供应链是围绕核心企业展开的对信息流、物流、资金流的管理从采购原材料开始,制成中间产品以及最终产品,最后把产品送到
基于物联网视频感知技术的关键技术研究 摘要：摄像机是获取视频信息的主要工具。随着物联网的普及，摄像机越来越多地进入到生活中，已经成为公安、社会活动中重要的感知工具。文章针对摄像机的一些特性，结合物联网的技术，对视频感知中的几个关键技术进行分析和研究。 关键词：物联网；视频处理；视频感知 视频处理是图像处理技术的一种延伸，因为它基于时间的动态特性，又衍生了一些图像上不具有的独特性质。常用的视频处理包括对视频压缩、对兴趣区的捕捉、边缘提取等。对于一些实际的应用，往往需要综合多种的基本处理方法。 1 视频感知系统硬件组成 视频处理系统主要包含视频采集装置和视频处理装置。视频采集设备主要是摄像机，常规的摄像机主要是获取视频信号并保存到存储卡中，新兴的网络摄像机除了具有常规摄像机的功能，还能将信息通过网络传送到其他设备。视频处理装置是将采集到的视频进行一定的处理并存储到本地或 者网络上其他位置的装置。摄像机一般使用ARM架构，适合视频处理，很多公司如TI、海思等提供了的摄像机解决方案，也都采用了ARM架构。
2 视频处理的特点 2.1 直接操作图像域 视频处理的元操作是对每帧图像进行处理。图像处理是信号处理在二维信号（图像域）上的一个应用。大多数的图像是以数字形式存储，二维的数字图像在计算机上反映出来的形式一般是一个二维矩阵。整幅图像是被分割成N*M个叫做像素点的最小单位，每个点保存了图像的一部分信息。图像处理往往是对图像像素点的属性进行操作，处理。 2.2 大数据量处理 计算机的高效率、无疲劳特性非常适合处理图像的矩阵数据，尤其适合图像矩阵的大数据量和处理过程的大工作量的处理。 2.3 多个域的处理 图像最基本的二维矩阵表现形式通常被称作图像域，但是在图像域上一些操作是难以实现的。图像处理中可以通过一些数学上的变换，将原本的图像域信息转换成能反映其他信息的新矩阵，这类操作被成为变换。该类变换函数中最常见的是傅立叶变换，最常见的变换域是图像域和频域之间的转换。 3 视频处理应用 目前，视频处理的应用领域很广，主要集中在农林业、医学、交通等领域。往往需要根据具体的情景运用不同的处