第3章物聯網技術基礎1物聯網的三個層次物聯網的八層架構1.二物聯網的四大支撐技術三第3章物聯網技術基礎物聯網的兩個技術范疇四1.一2射頻識別（RFID）無線傳感網絡（WSN/ZigBee）傳感器技術智能服務

3.3物聯網的四大支撐技術33.3.3

GPS技術

GPS概述

GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸?？杖娐摵涎兄频男乱淮臻g衛星導航定位系統，經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。43.3.3

GPS技術GPS空間星座部分GPS地面監控部分用戶設備部分(GPS接收機)全球定位系統（GPS）GPS組成53.3.3

GPS技術定位精度高觀測時間短應用廣泛全天候多功能操作簡便GPS特點63.3.3

GPS技術GPS的應用

GPS應用范圍廣泛，在導航、跟蹤、精確測量方面，都有很大的應用。

在定位導航方面，GPS的使用對象主要是汽車、船舶、飛機等運動物體。對于警察、消防及醫療等部門的緊急救援、追蹤目標和個人旅游及野外探險的導引等。73.3.3

GPS技術GPS的應用下圖為車載中的GPS導航儀83.3.3

GPS技術前景一

前景二GPS民用信號精度在全球范圍內得到改善作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發展的各個應用領域。

利用C/A碼進行單點定位的精度由100米提高到20米，這將進一步推動GPS技術的應用，刺激GPS市場的增長。GPS前景提高生產力、作業效率、科學水平以及人們的生活質量9中國第二代衛星導航系統專項管理辦公室10中國北斗衛星導航系統10

中國自上世紀80年代決策建設獨立自主的衛星導航系統。2003年，北斗衛星導航試驗系統建成，并在多個領域進行了很好的應用。目前，北斗衛星導航系統正在建設當中。

1111北斗導航系統組成：空間段：由5顆GEO衛星和30顆Non-GEO衛星組成Non-GEO衛星GEO衛星星座12北斗使命按照“質量、安全、應用、效益”的總要求，建設北斗衛星導航系統，滿足國家對衛星導航的戰略需求，實現衛星導航產業的經濟效益，促進國家信息化建設和經濟發展方式轉變。13北斗使命為保證國防、經濟、社會發展安全使用，所建成的北斗衛星導航系統必須是高質量的；為最大限度地滿足國防、經濟、社會發展的需求，所建成的北斗衛星導航系統必須是技術一流的；為使國家獲取更大的經濟利益，所建成的北斗衛星導航系統，必須在核心技術領域掌握自主知識產權。14開放性自主性兼容性漸進性

北斗導航系統建設的基本原則151516開放性

北斗衛星導航系統將為用戶免費提供高質量的開放服務，并且歡迎全世界的用戶使用北斗系統。

中國將與其他國家就衛星導航有關問題進行廣泛深入的交流，以推動GNSS及其相關技術和產業的發展。

1617自主性

中國將獨立自主地發展和運行北斗衛星導航系統。北斗系統能夠獨立為全球用戶提供服務，尤其是將為亞太地區提供更高質量的服務。

1718兼容性北斗系統將致力于實現與其他衛星導航系統的兼容和互操作。

1819漸進性

北斗衛星導航系統將依據中國的技術和經濟發展實際，遵循循序漸進的模式建設。

北斗系統將通過改進系統性能，確保系統建設階段平穩過渡，為用戶提供長期連續的服務。19服務和性能兩種全球服務開放服務：免費、開放定位精度:10m授時精度:20ns測速精度:0.2m/s授權服務:確保高可靠應用（甚至是在復雜條件下）。2020部署步驟第一步——北斗衛星導航試驗系統212000年以來，成功發射3顆GEO衛星，建成北斗衛星導航試驗系統。系統能夠提供基本的定位、授時和短報文通信服務。2000年10月31日140E2000年12月21日80E2003年5月25日110.5E21作為全球系統，北斗衛星導航系統首先在2012年左右覆蓋亞太地區，并將在2020年前覆蓋全球。

北斗系統第二階段北斗系統第三階段2012年左右2020年前部署步驟第二步——全球系統2222應用23北斗衛星導航試驗系統已在多個領域發揮了非常重要的作用，包括：測繪通信水利減災海事交通勘探森林防火等等23射頻識別（RFID）無線傳感網絡（WSN/ZigBee）傳感器技術智能服務

3.3物聯網的四大支撐技術24智能服務：

是指能夠自動辨識用戶的顯性和隱性需求，并且主動、高效、安全、綠色地滿足其需求的服務。25智能服務的產生人類社會已經歷了農業化、工業化、信息化階段，正在跨越智能化時代的門檻。物聯網、移動互聯網、云計算方興未艾，面向個人、家庭、集團用戶的各種創新應用層出不窮，代表各行業服務發展趨勢的“智能服務”應運而生。26智能服務特點智能服務實現的是一種按需和主動的智能，即通過捕捉用戶的原始信息，通過后臺積累的數據，構建需求解構模型，進行數據挖掘和商業智能分析，除了可以分析用戶的習慣、喜好等顯性需求外，還可以進一步挖掘與時空、身份、工作生活狀態關聯的隱性需求，主動給用戶提供精準、高效的服務。這里需要的不僅僅只是傳遞和反饋數據，更需要系統進行多維度、多層次的感知和主動、深入的辨識。27智能服務的安全

高安全性是智能服務的基礎，沒有安全保障的服務是沒有意義的，只有通過端到端的安全技術和法律法規實現了對用戶信息的保護，才能建立用戶對服務的信任，進而形成持續消費和服務升級。28智能服務的現實需求和數字地球相比，智能服務立足于中國行業服務發展趨勢，站在用戶角度，強調按需和主動特征，更加具體和現實。中國當前正處于消費需求大力帶動服務行業的高速發展期，消費者對服務行業也提出了越來越高的要求，服務行業從低端走向高端勢在必行，而這個產業升級要想實現，必須依靠智能服務。29社區綜合服務智能終端？社區綜合服務智能終端是由無錫丁丁計算機科技有限公司研發成功并申請了國家發明專利。該智能終端主要是由觸摸式一體機等硬件設備以及智能化服務軟件系統構成的，該智能服務終端依拓互聯網技術以及物聯網技術實現了小區與社會之間高度的信息交互，不僅能為社區居民提供多媒體信息服務，同時還具有社區管理、公益服務以及社區民生類服務訂購等功能。該智能終端一般要裝在每個樓道的一樓電梯井位置，隨著該系統的不斷完善升級，可以真正實現居民足不出戶就能買菜、購物、訂票、訂餐等絕大多數民生類服務的訂購。30物聯網的三個層次物聯網的八層架構1.二物聯網的四大支撐技術三第3章物聯網技術基礎物聯網的兩個技術范疇四1.一313.4兩個技術范疇智能網絡空間技術1物聯網終端技術2物聯網的兩個技術范疇：323.4.1智能網絡空間技術智能空間(intelligentspace/iSpace/smartspace)的研究為智能服務技術提供了理論依據，為如何利用空間信息提供服務提供了解決方法。到目前為止,尚未形成明確定義。按照美國國家標準和技術學會（NIST）給出的定義，智能空間是“一個嵌入了計算、信息設備和多模態的傳感器的工作空間，其目的是使用戶能非常方便地在其中訪問信息和獲得計算機的服務來高效地進行單獨工作和與他人的協同工作”。33理解三大基本功能目的可以看成是物理世界和信息空間的融合1.感知/觀察分析/推理決策/執行3.4.1智能網絡空間技術

建立一個以人為中心的充滿計算和通信能力的空間,讓用戶能像與他人一樣與計算機系統發生交互,從而使用戶能隨時隨地、透明地獲得人性化的服務。智能空間343.4.1智能網絡空間技術基本要求(1)基本要求(2)基本要求(3)基本要求(4)用戶及其攜帶的移動設備能方便地與智能空間進行交互,從而為用戶的日常活動提供方便能自動捕獲和動態監測其中發生的活動,提供信息顯示和活動記錄能對發生的特定事件做出合理反應并采取相應措施對空間中的各種動態變化具有魯棒性和適應性。智能空間應具備的基本要求可概括為:353.4.1智能網絡空間技術智能空間主要包括如下特點：1)智能空間是一個龐大的系統工程,涉及的領域甚廣,要解決的問題繁多,須綜合各種技術進行構建;2)是一個嵌入性和移動性都很高的計算環境;3)用普適網絡聯系物理世界,是物理世界和信息空間的融合;4)可做出實時的、上下文敏感的決策;5)系統具有適應性,能提供便捷性的應用;6)與智能空間相結合的物理范圍，形成了所謂的“廣域智能空間”。363.4.1智能網絡空間技術

智能空間中包含有大量作為“接口”的硬件設備,根據用途可以大致分為兩大類:(1)用來維持正常運行的系統設備；(2)用來提供日常服務的用戶設備；需要說明的是,這兩大類設備之間并不是嚴格區分的,有的設備可以同時歸為系統設備和用戶設備,如機器人、生物傳感器等。373.4.1智能網絡空間技術智能空間中對硬件設備提出了新的和更高的要求：1)具有很強的硬件通信、信息處理、存儲能力；2)要求設備尺寸多樣化、重量輕型化、功耗微小化、成本廉價化；3)為設備提供充足的能量,同時要求芯片節能；4)要求用戶界面富于表達情感、能與用戶方便地交流。383.4.1智能網絡空間技術智能空間:

要在智能空間中構建一個安全、保密、可信任的普適網絡,應具備如下要求:明顯特點用普適網絡(pervasivenetworking)連接物理世界。39能自動構建合作區域,產生可適應流動和變化的拓撲結構

要求(1)

要求(2)

要求(3)

要求(4)對網絡狀況(如網絡擁塞、無線傳輸誤差等)和環境的動態變化具有適應性在沒有手動配置和管理的情況下,提供自動的資源和位置發現為訪問網絡資源提供安全、專用、可鑒別的機制3.4.1智能網絡空間技術403.4.2物聯網終端技術

物聯網終端是物聯網中連接傳感網絡層和傳輸網絡層，實現采集數據及向網絡層發送數據的設備。它擔負著數據采集、初步處理、加密、傳輸等多種功能。

目前，物聯網終端，包括連接它的業務網關接入網絡主要有兩大形式，即通過有線接入或者移動網無線接入。因此，對終端的管理必然要跨越不同的網絡，不同的技術。413.4.2物聯網終端技術（1）物聯網終端的基本原理及作用原理：物聯網終端基本由外圍感知（傳感）接口，中央處理模塊和外部通訊接口三個部分組成，通過外圍感知接口與傳感設備連接，將這些傳感設備的數據進行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網絡協議，通過外部通訊接口，發送到以太網的指定中心處理平臺。423.4.2物聯網終端技術物聯網終端內部結構圖433.4.2物聯網終端技術作用：

物聯網終端屬于傳感網絡層和傳輸網絡層的中間設備，也是物聯網的關鍵設備，通過他的轉換和采集，才能將各種外部感知數據匯集和處理，并將數據通過各種網絡接口方式傳輸到互聯網中。如果沒有他的存在，傳感數據將無法送到指定位置，“物”的聯網將不復存在。443.4.2物聯網終端技術（2）物聯網終端的分類

按照行業應用分類

主要包括工業設備檢測終端，設施農業檢測終端，物流RFID識別終端，電力系統檢測終端，安防視頻監測終端等。按照使用場合分類

主要包括以下三種：固定終端，移動終端和手持終端。453.4.2物聯網終端技術

按照傳輸方式分類

主要包括以太網終端、WIFI終端、2G終端、3G終端等，有些智能終端具有上述兩種或兩種以上的接口。

按照使用擴展性分類

主要包括單一功能終端和通用智能終端。

按照傳輸通路分類主要包括數據透傳終端和非數據透傳終端。463.4.2物聯網終端技術(3)物聯網終端的廣泛應用終端推廣的最大障礙——終端的標準化：

硬件接口標準化數據協議標準化終端的廣泛應用分析

473.4.2物聯網終端技術(4)物聯網終端實例

[3]物聯網智能藥盒物聯網智能藥盒的遠程醫療架構圖物聯網智能藥盒外形設計圖483.4.3物聯網的標準體系物聯網標準體系應用服務層標準

共性支撐標準網絡傳輸層標準感知控制層標準物聯網標準體系可以根據物聯網技術體系的框架進行劃分，即分為網絡傳輸層標準、感知控制層標準、應用服務層標準及共性支撐標準，如下表所示。493.5云計算智能技術其實就是我們常說的人工智能技術，它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。云計算的概念是由