《物联网及其数据处理》从物联网概念,到物联网相关架构、关键技术与应用,紧密结合物联网系统中的智能数据处理应用,对物联网系统数据处理的算法、架构以及数据处理的多个关键技术进行深入讲解,包括物联网图像数据处理、数据融合、数据库技术及大数据处理算法等多个方面。最后结合多个物联网应用领域与案例,对物联网及其数据处理的实际应用展开较为深入的描述。《物联网及其数据处理》适合从事物联网及智能数据处理领域的所有研究人员、开发人员、用户和教师参考阅读,也可以用作高年级本科生或者一年级研究生的物联网及其数据处理相关导论教材。
自古以来,人们是依靠感觉器官从外界获取信息,然后再经过大脑进行分析处理。然而人们自身的感觉器官与大脑的功能是有限的,人们需要改造的对象却越来越宏大、抽象,我们还需要开拓智慧城市、航空航天、智慧地球、人工智能等各种对象,而这些只依靠人的感官与思考能力是远远不够的。
物联网之所以可以牵动各行各业的神经,就是人们正尽力把“传感器”嵌入到机器、家居、交通、医疗等各种设备中,甚至包括宇宙开发、海洋探测今后都将遍布它的影子,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,人类触及的每一个角落都会安装传感器。
由于部署了海量的传感器,每个传感器都是一个信息源,相当于一个触觉,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,可以按一定的频率周期性采集环境信息,不断更新数据,通过联网把这些大数据管理起来,再通过能力超级强大的中心计算机群,如云计算及大数据技术,对其中的人、机器、设备进行实时管理。这就实现人类与物理系统的整合,因此人类的生产方式和生活可以更加精细、准确和动态,达到万物合一的智能状态。
万物互联是物联网的核心,然而物联网的信息数量是极其庞大的,只有收集能力远远不够,必须具备高级的数据分析处理能力。所以,在传感器收集信息之后,再由云计算、模式识别等各种智能技术分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,再传输给其他物体,对物体实施智能控制。应该说,物联网的工作系统比互联网、移动互联网更复杂。因为物联网抵达的物体多样化,而且虚实结合,数据与物体互动,时而有形、时而无形。因此,物联网涉及的数据处理技术显得尤为重要。
本书区别于传统的物联网、无线传感网等相关书籍,将紧密围绕物联网工程中的数据处理并以其为重点进行讲解。全书共分9章,将从物联网概述,到物联网相关架构、关键技术与应用,紧密结合物联网系统中的智能数据处理应用,对物联网系统数据处理的算法、架构以及数据处理的多个关键技术进行深入讲解,包括物联网图像数据处理、数据融合、数据库技术及大数据处理算法等多个方面。最后将结合多个物联网应用领域与案例,对物联网及其数据处理的实际应用展开深入的描述。
我们知道,物联网及其数据处理技术正处于迅速发展的高峰阶段,由于篇幅的限制,本书不可能对这些发展做出面面俱到的介绍。同时由于作者水平有限,深感才疏学浅,对于本书中出现的错误与问题,请各位读者批评指正。
本书在编写出版的过程中,得到了电子科技大学通信与信息工程学院副院长贾宇明教授的全力帮助与热心指导,并担任了本书的主审工作。贾宇明教授从本书的策划、大纲的拟定,到每一章节的撰写与修订,均全程参与了本书的编著工作并付出了巨大的努力,在此再一次向贾宇明教授表示衷心的感谢。本书得到了国内著名云计算及大数据专家刘鹏教授的热心帮助与指导,同时感谢刘鹏教授为本书的精彩作序。得到了电子科技大学段昶博士后、电子科技大学蒋定德教授、郑植副研究员,唐东明博士、周伟博士以及英国牛津大学访问学者肖坤冰副研究员等专家的关心和帮助,电子科技大学硕士研究生王世晖、李慧玲、王鹏、许达、白晓勇、张杰等同学参加了本书的部分资料收集与编写工作,还有参与文字校订的研究生同学唐文佚、赵子天、程肯等,作者在此一并向他们表示衷心的感谢。本书还要感谢广东省东莞市以及松山湖高新区相关部门的各位领导与工作人员的热心帮助,也要感谢东莞市慧眼数字技术有限公司谢文总经理以及电子科技大学广东电子信息工程研究院对本书的大力支持。对于企业界的其他多位朋友在本书编写过程中的不断鼓励与支持,也在此深表感谢,与你们多次的交流与深入探讨,让作者从更多的维度去了解了物联网及其数据处理的内涵。
书中引用了国内外一些作者的论著及其研究成果,同时引用了一些互联网上检索的公开材料,我们在此向作者们表示深深的谢意,由于疏漏及篇幅等原因,未能在参考文献一一列出的,在此也向他们表示深深的歉意与感谢。作者同样要感谢电子科技大学的领导、同仁和国防工业出版社的领导与主管编辑老师.正是他们的大力支持才保证了本书的按期出版。
第1章 物联网概述
1.1 万物互联
1.2 物联网的前世今生
1.3 物联网核心技术
1.4 物联网、云计算及大数据
1.5 物联网综合应用
第2章 无线传感器网络
2.1 信息感知技术
2.1.1 数据收集
2.1.2 数据清洗
2.1.3 数据压缩
2.1.4 数据聚集
2.1.5 数据融合
2.1.6 信息感知技术的种类
2.2 无线传感器网络体系架构
2.2.1 无线传感器网络概述
2.2.2 无线传感器网络体系结构
2.2.3 无线传感器网络的中间件和平台软件
2.2.4 无线传感器网络通信体系
2.2.5 无线传感器网络节点的分类
2.3 无线传感器网络硬件平台
2.3.1 传感器模块
2.3.2 处理器模块
2.3.3 无线通信模块
2.3.4 能量供应模块
2.3.5 唤醒机制
2.4 无线传感网络协议
2.4.1 物理层
2.4.2 数据链路层
2.4.3 网络层
2.4.4 传输层
2.4.5 应用层
2.4.6 能量管理平台
2.4.7 移动管理平台
2.4.8 任务管理平台
2.5 基于ZigBee的无线传感器网络
2.5.1 ZigBee标准与协议
2.5.2 ZigBee网络的拓扑形式
2.5.3 Zigbee协议的优点
第3章 RFID与物联网
3.1 RFID技术
3.2 RFID技术发展
3.2.1 RFID技术的出现
3.2.2 RFID前期探索阶段
3.2.3 RFID技术发展
3.2.4 RFID广泛应用
3.3 RFID技术分析
3.3.1 RFID系统基本构成
3.3.2 RFID频率与识别
3.3.3 RFID系统的分类
3.4 RFID与物联网
第4章 物联网智能图像处理
4.1 智能图像处理技术
4.1.1 图像识别技术
4.1.2 数字图像处理
4.1.3 数字图像处理系统
4.1.4 图像处理的内容
4.1.5 数字图像处理基本步骤
4.1.6 视频图像处理
4.2 智能图像处理实现
4.2.1 图像处理的实现方式
4.2.2 GPU
4.3 智能图像处理技术
4.4 运动目标识别与跟踪
4.4.1 运动目标识别
4.4.2 运动目标跟踪
第5章 物联网海量数据存储
5.1 物联网对海量数据储存需求
5.2 数据中心技术
5.2.1 数据中心的起源和发展
5.2.2 数据中心提供的服务
……
第6章 数据库系统
第7章 分布式文件系统及计算技术
第8章 数据融合技术
第9章 物联网及其数据处理典型案例
参考文献