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物联网学习笔记
物联网体系结构
物联网的概念 p2
通过应用射频辨认（RFID）、传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫 描器等信息采集设施，按约定的协定，把任何物品与互联 网连接起来，进行信息替换和通信，以实现智能化辨认、定位、跟踪、监控和治理的一种网络。
物联网的特色
- 全面感知
- 牢靠传输
-
智能解决
物联网的根本模型
物联网的 C3SD 技术构造
物联网的倒退
物联网面临的问题
- 标准化对立的问题
- 协定与平安问题
- 核心技术有待冲破
- 商业模式和产业链问题
- 配套政策和规定的制度与欠缺
物联网的利用
- 智能交通
- 智能物流
- 环境监测
- 智能电网
- 医疗衰弱
- 智能家居
物联网能够形象划分成
- 宽泛散布的感知设施
-
物联网中间件
中间件（Middleware）是位于感知设施和利用之 间的通用服务，这些服务 具备规范的程序接口和协 议，即中间件 = 平台 + 通信
-
下层利用
物联网体系结构
五层构造
- 底层泛在感知网络
- 异构网络接入层
- 骨干传输网
- 网络中间件
- 泛在网络应用平台
四层构造
- 感知管制层
- 数据传输层
- 数据的动静组织与管理层
- 利用决策层
三层构造
- 应用层
- 网络层
- 感知层
RFID 的概念
Radio Frequency Identification 射频辨认技术
自动识别技术的一种，通过无线射频形式进行非接触双向数据通信，利用无线射频形式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从 而达到辨认指标和数据交换的目标，
物联网关键技术
- 感知标识技术
-
网络与通信技术
三网交融技术：➢“三网交融”又叫“三网合一”（即 FDDX），意指电 信网、有线电视网和计算机通信网的互相浸透、相互兼 容、并逐渐整合成为全世界对立的信息通信网络
- 云计算技术
-
平安技术
地位是物联网的外围服务。
已有物联网相干利用架构
-
基于传感器技术的无线传感网体系结构；
无线传感器网络（WSN）: 多跳，
无线传感器网络的三个因素 无线传感器网络的三个因素是传感器; 感知对象; 观察者
-
基于互联网和射频辨认技术的 EPC、UID 零碎；
EPC(Electronic Product Code)
EPC 编码体系有 EPC-64，EPC-96 和 EPC-256 三种。应用较多的是 EPC-64 编码体系，而新一代 的 EPC 标签将采纳 EPC-96 编码体系
-
学术界和企业提出的 M2M、CPS 零碎框架。
M2M的定义能够分为狭义和广义两种。
狭义上包含 Machine-to-Machine、Man-toMachine 以及 Machine-to-Man。它是指是人与 各种近程设施之间的无线数据通信。
广义上的 M2M 是 Machine-to-Machine 的简称，指一方或单方是机器且机器通过程序控制，能自 动实现整个通信过程的通信模式
信息物理零碎（CPS,Cyber-Physical Systems）是一个综合 计算、网络和物理环境的 多维简单零碎，通过 3C（Computation、Communication、Control）技术的有机融 合与深度合作，实现大型 工程零碎的实时感知、动态控制和信息服务。
物联网的反馈和管制
自动控制 是指在没有人直接参与的状况下，利 用外加的设施或安装（称管制安装或控制器），使机器、设施或生产过程（统称被控对象）的 某个工作状态或参数（即被控量）主动地依照 预约的程序运行。
反馈管制——就是采纳负反馈并利用偏差进行管制的过程，而且，因为引入了被控量的反馈信息，整个管制过程成为闭合过程，因而 反馈管制也称闭环控制
物联网的管制个性
鲁棒性 保安性 可信性 时延性
知识点：➢标识的办法 ➢感知的办法
学习指标：
➢理解物联网中标识和感知的作用
➢了解罕用的定位和标识技术及办法
➢相熟常见的感知技术的工作原理和信息感知的根本办法
传感器技术
传感器的个性
-
动态个性 是指被测量的值处于 稳固状态 时 的输入 / 输出关系
掂量动态个性的重要指标 是线性度 、 灵敏度 、 通畅 和重复性 等
- 动静个性往往能够从时域和频域两个方面采纳瞬态响应法和频率响应法来剖析
传感器的两种解决技术
- 模仿信号处理技术
- 数字信号处理技术
传感器的分类
-
按传感器的工作原理分类
- 物性型传感器
- 结构型传感器
- 化学型传感器
- 生物传感器
电感式传感器品种很多，依据感知原理可分为自感式、互感式和电涡流式等
物联网感知技术
物品 -> 代码 -> 标记 -> 代码 -> 物品
一维条形码
左材料码 白黑白黑
右材料码 黑白黑白
罕用的一维条形码
-
UPC-A
逻辑值可用 7 个二进 制数字示意
UPC A 码的特点
-
EAN是欧洲物品条码（European Article Number Bar Code）的英文缩写
EAN-13 规范码
我国的国家代码为 690~691
-
ISBN 码 国际标准书号 (International Standard Book Number，ISBN)
“ISBN”代号(978)
-
ISSN 码
相邻 两材料码之间，必须蕴含一个不具任何意义的空白(或细白，其逻辑值为 0)，目前次要用于工业产品、商业材料及医 院用的保健材料
二维条形码技术
一维条形码与二维条形码的比拟
二维码与 NFC 的比拟
二维条形码的长处
- 可靠性强
- 效率高
- 成本低
- 易于制作
- 灵便实用
- 高密度
- 纠错性能
二维条形码的分类
- 线性重叠式二维码；典型的码制如：Code 16K、Code 49、PDF417 等
- 线性重叠式二维码；典型的码制如：Aztec、Maxi Code、QR Code、Data Matrix 等
二维条形码的辨认
(1) 透过线型扫描器逐层扫描进行解码，
(2) 透过照相和图像处理对二维条形码进行解码。（绝大多数的矩阵式二维条形码则必须用照 相办法识读，例如应用面型 CCD 扫描器）
QR 码容量密度大，能够放入 1817 个汉字、7089 个数字、4200 多个英 文字母
RFID 核心技术
RFID 技术利用感应、无线电波或微波能量进行非 接触双向通信，以达到辨认及数据交换的目标，其 关键设备和核心技术 包含标签、读写器、天线以及 RFID 中间件（p108）四局部。
防止碰撞的办法：防抵触算法
包含：标签碰撞和读写碰撞 P111
1）空分多址(SDMA)
2）频分多址（FDMA）
3）码分多址(CDMA)
4）时分多址(TDMA)
三种基于 ALOHA 的防抵触算法
➢ 纯 ALOHA 算法
➢ 时隙 ALOHA 算法
➢ 基于帧的时隙 ALOHA 算法
基于二进制树的防抵触算法的根本思维
- 依照递归的形式将抵触的标签汇合划分为两个子集，直 到汇合中只剩下一个标签为止。
-
划分子集的算法：
- ➢ 随机二进制树算法：让标签随机抉择所属的汇合
- ➢ 查问二进制树算法：依照标签的标示符划分子集
定位技术
罕用的定位办法个别分为两种：
➢ 一种是基于卫星导航的定位；
➢ 一种是基于参考点的基站定位。
GPS 零碎次要由空间局部、高空管制局部和用户接管设施 三局部形成
蜂窝定位技术
室内定位技术
物联网通信技术
无线通信技术
通信间隔在 100m 以内的称为短距离通信
通信间隔超过 1000m 的称为长距离通信
近距离无线：
-
Wi-Fi 技术（基于 IEEE 802.11）
* 特点 * 两个重要概念：站点（STA）、无线接入点（AP）* 两种模式：没有接入点的 Ad-hoc 模式、有接入点模式 * 两种网络拓扑构造：根底网（基于 AP）、自组网（只含有 STA）* 平安技术：外围是数据链路层平安
- 蓝牙技术、
-
ZigBee 技术
- zigBee 技术的次要特色（p135）
- ZigBee 组网技术：采纳星型，树状，网络拓扑，也容许三者自由组合
采纳星形、树状、网络拓扑，容许三者之间的组合
协调器、路由器、终端
远距离无线通信技术
- 卫星通信技术（p138）
组成：空间设施、地球站、高空的跟中遥测及指令分系统、监控治理分系统
应用微波频段
通信卫星的品种（p139）
* 按卫星供电形式划分：无源卫星和有源卫星
* 按通信卫星的运行轨道角度划分：赤道轨道卫星 / 极轨道卫星 / 歪斜轨道卫星
* 按卫星间隔地球的最大高度划分：
1）低轨道卫星，指的是间隔在 5000km 以内的卫星；
2）两头轨道卫星，指的是间隔在 5000km 和 20000km 之间 的卫星
3）高轨道卫星，指的是间隔在 20000km 以上的卫星。
* 卫星与地球上任一一点的绝对地位划分：（p139）
同步卫星距高空高达 35800km，一颗卫星的笼罩区（从 卫星上能“看到”的地球区域）可达地球总面积的 40% 左右，高空最大跨 距可达 18000km。
非同步卫星
卫星通信的长处（p141）
卫星通信的技术（p142）
- 挪动通信技术(p143)
第一代
第二代：采纳数字技术
第三代：
第四代：集 3G 与 wlan 于一体
4G 规范：（p147）有五种规范：LTE（long term Evolution）
挪动通信零碎的组成
- 微波通信技术
微波（microwave）是指频率为 300MHz~300GHz 的电磁波，
微波频率比个别的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。
- 低功耗广域网无线通信技术（LPWAN）
有线通信技术
双绞线（是目前应用最广的一种传输介质）
光纤：单模光纤（只能传输一种模式的光）、多模光纤
以太网
规范以太网（10M）
疾速以太网(100M)
千兆以太网(1000M)
物联网数据处理
大数据
特点：海量、多样、高速、实在、价值
存储角度划分：
- 结构化数据：就是关系型数据库里的数据
- 非结构化数据：不遵循对立的数据结构或模型的数据
- 半结构化数据：是指有肯定的结构性，但实质上不具 有关系性，介于齐全结构化数据和齐全非结构化数据 之间的数据（XML 文件 和 JSON 文件）
编程语言
数据挖掘：记录数据、基于图的数据和序列数据等
数据存储
- 面临的挑战
- 满足的条件
-
如何组织存储查问海量的数据信息？
- 关系型数据库
-
非关系型数据库
- 键值存储数据库
- 列存储数据库
- 文档型数据库
- 图形数据库
- 感知数据库（ThinkDB）
3. 本地文件系统和分布式文件系统
云计算
虚拟化技术的核心思想：利用软件或固件管理程序形成虚拟化层，把物理资源映射为虚构资源
传统存储技术
RAID 技术: 磁盘阵列
NAS 技术：网络连接存储
SAN 技术：存储区域网络
存储虚拟化：指将存储网络中各个扩散且异构的 存储设备依照肯定的策略映射成一个对立的间断编址的 逻辑存储空间，称为虚拟存储池，并将虚拟存储池的访 问接口提供给利用零碎
存储系统已成为数据中心的外围平台
软件定义网络（Software Defined Network，SDN）
SDN 不等于网络虚拟化，只是 SDN 这种技术非 常适宜实现网络虚构
数据预处理
数据荡涤：删去数据 中 反复的记录，打消数据中 的噪 声数据，纠正不残缺和 不统一 的数据。、
数据集成：将这些数据源中的数据集中寄存在一个统 一的数据存储（如数据仓库）中。
数据转换：将一种格局的数据转换为另外一种格局的 数据。
数据归约：指在尽可能保持数据原貌的状况下，最大 限度地精简数据量，因而也称为数据消减。
常识发现：一个抉择和提取数据的过程，它能主动地 发现新的、准确的、有用的模式以及事实世界景象
侠义常识发现：
关联常识发现
分类常识发现
预测常识发现
数据挖掘
技术角度的定义
数据
关联剖析算法
分类规定：决策树或者数学公式，乃至神经网络
聚类分析
同质分组或者无监督的分类
聚类分析办法
基于划分的聚类办法
基于档次的聚类办法
基于密度的聚类办法
基于网格的聚类办法
基于模型的聚类办法
并行处理
数据处理能力晋升的两种形式：
单机状况下的纵向扩大
分布式并行的横向扩大
MapReduce 是一种分布式并行编程框架：
分而治之的策略
计算向数据聚拢
Spark: 基于内存计算的大数据并行计算框架
文本检索
图像检索
音频解决
视频检索
数据可视化的概述
数据可视化：是指将构造或非结构化的数据转换成适 当的可视化图表，而后将暗藏在数据中的信息间接展 当初人们背后，是一种对于数据视觉表现形式的迷信 技术钻研
