物联网导论作业.doc

物联网导论作业
第一次
1、讨论物联网的定义，谈一谈自己对物联网的认识；
答：物联网是通过射频识别、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。与传统的互联网相比，物联网有其鲜明特征：
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。
最后，物联网不仅提供了传感器的连接，其本身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。

2、分析比较“E社会”与“U社会”之间的关系；
答："U社会"里，要实现"四A通信"(Anyone，Anytime，Anywhere，Anything)，即能够实现任何人和任何人，任何人和任何东西(对象)，在任何时候和任何地点的通信与联系。与"E社会"中三A通信相比，在"U社会"里，多了一个"A"(Anything)，即把社会中所有的东西(对象)变为通信的对象。因此，首先要标识社会中所有的东西(对象)，并且，要正确地识别它们，使它们都纳入人们的通信范围，纳入人们的视野，成为人们随时随地可视的东西，同时，它们的位置和移动都能为人们所跟踪。

3、简述物联网、传感网、泛在网等几种典型网络之间异同。
答：传感网是物联网的子集，物联网是泛在网的子集。
传感网与物联网相比，传感网更强调感知能力，而不注重对物体的标识和指示。物联网则强调人感知物，强调标识物的手段，除传感器外，还有射频识别装备、二维码、一维码等。两者出发点和侧重点虽不完全一致，但其目标都是突破人与人通信的模式建立物与物、物与人之间的通信。物联网的概念相对比传感网大一些。此外，在人为参与度方面也有不同，物联网是规模化的信息整合，一般还是需要人的参与和主动搜索。而传感网几乎无需人工参与。
物联网与泛在网相比，当前物联网主要是在美国和欧盟进行研究应用，泛在网主要在日本和韩国。物联网的核心在于实现物与物和物与人之间的通信，而“泛在网络”将帮助人类实现“4A”化通信。泛在网可以认为是信息社会发展的愿景和蓝图，具有比“物联网”更广泛的内涵。
第二次
1、讨论物联网网络架构，简述物联网的3种典型的形态结构；
答：物联网的结构分为三个层次为：感知层，网络层、应用层。
感知层是实现物联网全面感知的基础。以RFID、传感器、二维码等为主，利用传感器采集设备信息，利用射频识别技术在一定范围内实现发射和识别。主要功能是通过传感设备识别物体，采集信息。例如在感知层中，信息化管理系统利用智能卡技术，作为识别身份、重要信息系统密匙；建筑中用传感器节点采集室内温湿度等，以便及时进行调整。
网络层是服务于物联网信息汇聚、传输和初步处理的网络设备和平台。通过现有的三网(互联网、广电网、通信网)或者下一代网络NGN,远距离无缝传输来自传感网所采集的巨量数据信息，它负责对传感器采集的信息进行安全无误的传输，并对收集到的信息进行分析处理，并将结果提供给应用层。同时，网络层“云计算”技术的应用确保建立实用、适用、可靠和高效的信息化系统和智能化信息共享平台，实现对各类信息资源的共享和优化管理。
应用层主要解决信息处理和人机界面问题，即输入输出控制终端，如手机、智能家电的控制器等，主要通过数据处理及解决方案来提供人们所需要的信息服务。应用层直接接触用户，为用户提供丰富的服务功能，用户通过智能终端在应用层上定制需要的服务信息：如查询信息、监控信息、控制信息等。

2、讨论GPS体系结构，简述对工业4.0的认识；
答：GPS体系结构包括GPS终端、传输网络和监控平台。
工业4.0是应用物联网、智能化等新技术提高制造业水平，将制造业向智能化转型，通过决定生产制造过程等的网络技术，实现实时管理。它“自下而上”的生产模式革命，不但节约创新技术、成本与时间，还拥有培育新市场的潜力与机会。工业4.0项目主要分为三大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

3、讨论物联网产业体系，谈谈物联网在中国的战略地位。
答：物联网产业体系有物联网制造业和物联网服务业。
物联网制造业以感知端设备制造业为主，又可细分为传感器产业、RFID产业以及智能仪器仪表产业。感知端设备的高智能化与嵌入式系统息息相关，设备的高精密化离不开集成电路、嵌入式系统、微纳器件、新材料、微能源等基础产业支撑。部分计算机设备、网络通信设备也是物联网制造业的组成部分。
物联网服务业主要包括物联网网络服务业、物联网应用基础设施服务业、物联网软件开发与应用集成服务业以及物联网应用服务业四大类，其中物联网网络服务又可细分为机器对机器通信服务、行业专网通信服务以及其它网络通信服务，物联网应用基础设施服务主要包括云计算服务、存储服务等，物联网软件开发与集成服务又可细分为基础软件服务、中间件服务、应用软件服务、智能信息处理服务以及系统集成服务，物联网应用服务又分为行业服务、公共服务和支撑服务。
物联网在中国的战略地位为实现物联网在经济社会各领域的广泛应用，掌握物联网关键核心技术，基本形成安全可控、具有国际竞争力的物联网产业体系，成为推动经济社会智能化和可持续发展的重要力量。

第三次
1、条形码的分类方式及种类?
答：条码种类很多，按排列方式分为一维条形码和二维条形码；常见的一维条形码包括EAN码、UPC码、39码和UCC/EAN-128码等等，二维条形码是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵二维码符号，它除具有一维条码及其它二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种文字信息、保密防伪性强等优点。
根据使用范围可以分为商品条形码和物流条形码。

2、分析射频识别系统的组成；
答：典型的射频识别系统由标签、阅读器以及数据交换和管理系统组成。对于无源系统，阅读器通过耦合元件发送出一定频率的射频信号，当标签进入该区域时通过耦合元件从中获得能量以驱动后级芯片与阅读器进行通信。阅读器读取标签的自身编码等信息并解码后送至数据交换、管理系统处理。而对于有源系统，标签进入阅读器工作区域后，由自身内嵌的电池为后级芯片供电以完成与阅读器间的相应通信过程。

3、机器视觉识别技术有些什么种类？
答：机器视觉识别技术的种类有：包括数字图像处理技术、机械工程技术、控制技术、光源照明技术、光学成像技术、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。

4、归纳现今典型的生物识别技术。
答：生物识别技术就是，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。
典型的生物识别技术有：指纹识别、手掌几何学识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别、签名识别、声音识别等等。

第四次
1、分析一种或者两种不同类型的传感器，并举例说明它们在实际生活中的应用？
答：1）光电式传感器
光电式传感器是基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。它除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如尺寸、位移、速度、温度等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时不与被测对象直接接触，光束的质量又近似为零，在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力。
光电式传感器的类型有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电二极管和光电三极管、光电池、半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、热释电传感器、光电耦合器件等光电元件。另外，光电式传感器还可分为模拟式光电式传感器和脉冲式光电式传感器两类。
光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多。传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。它主要应用在机电控制、计算机、国防科技等方面。在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。其缺点是在某些应用方面，光学器件和电子器件价格较贵，并且对测量的环境条件要求较高。
2）电容式传感器
电容传感器是把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。
电容式传感器它的敏感部分就是具有可变参数的电容器，其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器，若忽略边缘效应，平板电容器的电容为εS/d，式中ε为极间介质的介电常数，S为两极板互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。d、s、ε三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化(见电容式压力传感器)。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。

2.、分析智能手机一般有几种传感器？作为物联网终端，支持物联网的哪些功能？
答：（1）智能手机包括的传感器有：
1）光线传感器：
原理：光敏三极管，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。
用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼。也可用于拍照时自动白平衡。还可以配合下面的距离传感器检测手机是否在口袋里防止误触。
2）距离传感器：
原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后，红外探测器通过接收到红外线的强度，测定距离，一般有效距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接受装置，一般体积较大。
用途：检测手机是否贴在耳朵上正在打电话，以便自动熄灭屏幕达到省电的目的。也可用于皮套、口袋模式下自动实现解锁与锁屏动作。
3）重力传感器：
原理：利用压电效应实现，传感器内部一块重物和压电片整合在一起，通过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平方向。
用途：手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏（如滚钢珠）。
4）加速度传感器
原理：与重力传感器相同，也是压电效应，通过三个维度确定加速度方向，但功耗更小，但精度低。
用途：计步、手机摆放位置朝向角度。
5）磁场传感器：
原理：各向异性磁致电阻材料，感受到微弱的磁场变化时会导致自身电阻产生变化，所以手机要旋转或晃动几下才能准确指示方向。
用途：指南针、地图导航方向、金属探测器APP。
6）陀螺仪：
原理：角动量守恒，一个正在高速旋转的物体（陀螺），它的旋转轴没有受到外力影响时，旋转轴的指向是不会有任何改变的。陀螺仪就是以这个原理作为依据，用它来保持一定的方向。三轴陀螺仪可以替代三个单轴陀螺仪，可同时测定6个方向的位置、移动轨迹及加速度。
用途：体感、摇一摇（晃动手机实现一些功能）、平移/转动/移动手机可在游戏中控制视角、VR虚拟现实、在GPS没有信号时（如隧道中）根据物体运动状态实现惯性导航。
7）GPS
原理：地球特定轨道上运行着24颗GPS卫星，每一颗卫星都在时刻不停地向全世界广播自己的当前的位置坐标及时间戳信息。手机GPS模块通过天线接收到这些信息。GPS模块中的芯片根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，根据卫星发射坐标的时间戳与接收时的时间差计算出卫星与手机的距离，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置坐标。
用途：地图、导航、测速、测距。
（2）智能手机自身携带了众多传感设备，而且具有联网可选址的功能，完全可以作为应用广泛的物联网终端。首先可以实现物联网的数据感知功能，这是因为自带了一些传感器，比如可以利用手机的相机实现视频监控，根据重力或者加速度传感器实现对人的运动感知，使用GPS获取地理信息的功能。然后可以实现网络层的功能，借助移动网络（2G/3G/4G）或者以太网(wifi)实现感知数据到应用服务系统的传输。最后可以利用手机APP对获取的数据在处理之后实现相应的控制功能，或者利用手机APP直接控制硬件设备，比如利用蓝牙或者WIFI控制室内灯光，利用红外等技术控制空调、风扇的启动与停止，利用移动网络或者以太网远程视频监控家庭，和开启设备等功能。