物联网技术基础复习知识点Word下载.docx
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∙近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术
无线传感器网络技术（感知层）
∙数据采集模块、数据处理模块、数据控制模块、通信模块、供电模块
中间件技术
∙处于操作系统和应用程序之间的软件，提供简单的开发环境，减小工作量
∙支持不同通信协议的模块和运行环境
云计算技术
∙按需收费、远程数据中心
∙每秒十万亿次运算
UWB技术（超宽带）（网络层）
对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低以及能提供厘米级定位精度
∙适用于军事通信和室内等密集多径场所的高速无线接入
MEMS技术（微机电系统）（感知层）
∙泛指特征尺度在亚微米至亚毫米范围的装置
∙由微型传感器，微执行器、信号处理和控制电路、通信接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统
物联网应用领域
∙工业控制、精细农牧业、仓储物流、交通运输、医疗健康、环境监测、安全监控、网上支付、智能家居、国防军事
发展与未来
∙互联互通设备数目急剧增加，设备体积极度缩小
∙物体通过移动网络连接，永久性的被使用者所携带并可被定位
∙系统以及物体在互联互通过程中异质性和复杂性在现有和未来的应用里变得极强
二、感知技术
1.RFID分类、组成和原理
∙RFID无线射频识别系统
分类
∙按载波频率分：
低频射频卡、中频射频卡、高频射频卡
∙按供电方式分：
有源卡、无源卡、（半有源，工作时供电、不工作时不供电）
∙按调制方式分：
主动式、被动式
∙常用：
低频、无源、被动
原理
∙电感耦合（磁耦合）
∙电磁反向散射耦合（电磁场耦合）
频段
∙低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（Microwave）
2.传感器组成原理和结构框图
∙感知层，感知外界物理信息
∙把非电信号转换为电信号
∙三部分组成：
敏感元件、转换原件、转换电路
传感器不同标准分类
工作机理
∙物理传感器、化学传感器、生物传感器
能量转换
∙能量转换型、能量控制型
被测参量
∙机械量参量（如位移传感器和速度传感器）
∙热工参量（如温度传感器和压力传感器）
∙物性参量（如PH传感器和氧含量传感器）
输出信号
∙模拟传感器
∙数字传感器
3.DS18B20引脚、特性
引脚
∙DQ为数字信号输入/输出端
∙GND为电源地
∙VDD为外接供电电源输入端（寄生电源接线方式时接地）
特性
∙电压范围：
3.0~5.5V
∙温度范围：
-55℃~+125℃
∙单线接口方式，一条数据线实现双向传输
∙传送CRC校验码，有极强的抗干扰纠错能力
∙可编程的分辨率为912位（2^92^12），可实现高精度测温
∙温度转换数字速度快
∙可实现组网多点测温
∙负压特性：
电源极性接反时，不能正常工作
∙集成性好，无需外围电路
4.视频监控工作的过程、图像传感器
过程
∙物体→镜头（聚焦）→CCD芯片（电信号画面）→滤波/放大（标准信号）→显示器
图像传感器
电荷耦合器件（CCD）
灵敏度高、噪声小、信噪比大
∙缺点：
生产工艺复杂、成本高、功耗高
互补金属氧化物半导体（CMOS）
集成度高、功耗低（不到CCD的1/3）、成本低
噪声比较大、灵敏度较低、对光源要求高
5.GPS组成、全球四大卫星定位系统
组成
∙空间部分、控制部分、用户部分
全球四大卫星定位系统
∙中国北斗（BDS）
∙美国全球定位（GPS）
∙欧盟伽利略（GNS）
∙俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）
6.激光机理及应用
∙LASER镭射
自发辐射
∙高能级向低能级自发跃迁
∙能量小、无方向、不可控
受激辐射（光子的本质）
∙高能级原子在频率为v的电场作用下受激跃迁至低能级
∙能量大、方向固定、可控（相位、频率可控）
∙相干性
应用
∙单色性好、方向性强、亮度高
∙激光技术：
激光测距、激光制导、激光通信、强激光、激光模拟训练
7.红外与激光区别及红外探测器
区别
波长不同
∙红外线：
波长长、频率低
产生原因不同
∙红外：
电磁辐射
∙激光：
受激辐射产生的光子
传感器不同
抗干扰能力差，需要定期校准
测量速度快、精度高、量程大、抗光干扰、点干扰能力强
红外探测器
∙热探测器（温度传感器）
∙光子探测器
8.生物识别的过程，常见生物识别技术
∙关键：
如何获取特征，如何将特征转换成数据
∙采样→生物特征→数字→预处理→提取独有特征→匹配→结果
常见技术
∙指纹识别、掌纹识别、视网膜识别、虹膜识别、签名识别、面部识别、基因识别
语音识别
难点
∙语音信号多样性
∙噪声影响
∙词与词之间空间混叠
主要技术
∙动态时间规整（DTW）把未知量均匀地伸长或缩短，直到与参考模式的长度一致
∙隐马尔可夫法（HMM）识别长度较长的语音信号，建模
∙矢量量化（VQ）用最少的搜索和计算失真的运算量，实现最大可能的平均信噪比
∙人工神经网络法（ANN）常与传统识别方法结合，抗干扰
三、网络通信技术
1.常见短距离无线通信技术及优缺点
∙Wi-Fi
o较广的无线电波覆盖范围
o传输速度快，可靠性高
o无需布线
o健康安全
o覆盖面有限（缺点）
∙ZigBee
o低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、网络容量大、高安全、数据传输可靠、免执照频段
∙蓝牙Bluetooth
oTDMA结构
o使用跳频技术
o全球范围适用
o组网灵活性强
o成本低
∙超宽带（UWB）
o带宽极宽
o抗多径能力强
o定位精确
o抗干扰性能强，保密性好
o超高速、超大容量，抗截获性好
o系统结构简单，成本低，易数字化
o发送功率小，消耗电能少
∙NFC技术
o通信标准：
ISO/IEC18092NFCIP-1为基准进行标准化
o电子标签、点对点通信、阅读器
o通信距离1~2cm
2.无线传感器网络技术
按距离划分
∙无线个域网技术（WPAN）几米~几十米
∙无线局域网技术（WLAN）一百米～几百米
∙无线城域网技术（WMAN）几千米～几十千米
∙无线广域网技术（WWAN）全国～全球
关键技术
∙时钟同步技术
∙定位技术
∙网络拓扑控制
∙网络安全
∙其他关键技术
3.CAN总线特点及DeviceNet总线技术
CAN总线性能特点
∙多主方式工作,网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息而不分主从,通信方式灵活,且无需站地址等节点信息
∙不同优先级
∙非破坏总线仲裁技术
∙点对点、一点对多点及全局广播等方式传送接收数据
∙采用短帧结构,传输时间段,受干扰概率低
∙每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,保证数据出错率极低
CAN:
物理层和数据链路层
DeviceNet总线
网络结构:
物理层、数据链路层、应用层
4.IPv4和IPv6
IPv4
∙IPv4=前缀+网段号+主机号
IPv6
∙地址长度扩展到128位,字段与字段间用"
:
"
隔开,字段中最高位为0的数值可以省略
∙IPv6=前缀+接口标识（类似IPv4网络号）+主机号
∙标准中允许使用"
空隙"
来表示一长串的0（如3000:
0:
1可表示为3000:
:
1,两个冒号在地址中只能出现一次）
四、智能技术
1.人工智能应用案例
∙智能计算,人工心理与人工情感
∙机器思维、机器感知、机器行为、机器学习
2.云计算
理念
∙通过不断提高"
云"
的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受"
的强大计算处理能力
概念
∙云（资源池）：
一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常是一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器和宽带资源等
∙按用户不同分为：
私有云（专用云）、公有云、混合云
∙系统超大规模
∙数据可靠性和扩展性
∙虚拟化
∙数据共享
云计算与相关技术的关系
∙云计算与分布式计算
∙云计算与并行计算
∙云计算与效用计算
∙云计算与网格计算（网格计算：
收集数据→处理服务系统）
服务层次
∙软件即服务层（SaaS）提供最常见的云计算服务，如邮件服务，服务提供商根据客户所订软件的数量、时间的长短等因素收费
∙平台即服务层（PaaS）服务提供商提供的是经过封装的IT能力，如数据库、文件系统和应用运行环境等，通常按照用户登陆情况计费
∙基础设施即服务层（IaaS）提供的基本资源就是服务器，包括CPU、内存、存储、操作系统及一些软件，通常按照所消耗资源的成本进行收费
3.数据融合
∙环境传感器→A/D→预处理→特征抽取→融合中心→结果
∙根据融合处理的数据种类分
o时间融合：
指同一传感器对目标在不同时间的量测值进行融合处理
o空间融合：
指在同一时刻，对不同的传感器的量测值进行融合处理
o时空融合：
指在一段时间内，对不同传感器的量测值不断地进行融合处理
∙根据融合处理的方法分
o集中式：
各个传感器的数据都送到中央处理器（融合中心）进行融合处理
o分布式：
各个传感器对量测数据单独进行处理，然后将处理结果送到融合中心，由融合中心对各传感器的局部结果进行融合处理
o混合式：
以上两种方法组合，用于大型系统中
级别
∙像素级融合、特征级融合、决策级融合
意义
∙提高信息的准确性和全面性
∙降低信息的不确定性
∙提高系统的可靠性
∙增加系统的实时性
∙增加测量维数和置信度，提高容错功能
∙降低信息获取的成本
∙改进探测性能，增加响应的有效性
∙扩展了空间和时间的覆盖，提高了空间分辨率，提高适应环境的能力
技术与算法
∙加权平均
∙卡尔曼滤波
∙贝叶斯估计
∙统计决策理论
∙Dempster-Shafer证据推理法
∙模糊逻辑法
∙产生式规则法
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