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- 2018-05-07
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這是物聯(lián)網(wǎng)感知層技術(shù)ppt,包括了傳感器是各種信息處理系統(tǒng)獲取信息的一個(gè)重要途徑,常見的溫度傳感器包括熱敏電阻,下面介紹鉑電阻溫度傳感器的原理與特性等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
物聯(lián)網(wǎng)感知層技術(shù)ppt是由紅軟PPT免費(fèi)下載網(wǎng)推薦的一款課件PPT類型的PowerPoint.
數(shù)據(jù)采集方式的發(fā)展過(guò)程
磁卡(magnetic card):一種卡片狀的磁性記錄介質(zhì),利用磁性載體記錄字符與數(shù)字信息,用來(lái)識(shí)別身份或其他用途。
IC卡(integrated circuit card):也叫做智能卡(smart card),它是通過(guò)在集成電路芯片上寫的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行識(shí)別的。IC卡與IC卡讀寫器,以及后臺(tái)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)組成了IC卡應(yīng)用系統(tǒng)。
各種形狀
RFID與其他方式的比較
RFID標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)
目前,世界一些知名公司各自推出了自己的很多標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)互不兼容,表現(xiàn)在頻段和數(shù)據(jù)格式上的差異,這也給RFID的大范圍應(yīng)用帶來(lái)了困難。
目前全球有兩大RFID標(biāo)準(zhǔn)陣營(yíng):歐美的Auto-ID Center與日本的Ubiquitous ID Center(UID)。
歐美的EPC標(biāo)準(zhǔn)采用UHF頻段,為860MHz~930MHz,日本RFID標(biāo)準(zhǔn)采用的頻段為2.45GHz和13.56MHz;日本標(biāo)準(zhǔn)電子標(biāo)簽的信息位數(shù)為128位,EPC標(biāo)準(zhǔn)的位數(shù)則為96位。
RFID標(biāo)準(zhǔn)分類:技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)
ISO18000系列含括了有源和無(wú)源RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),主要是基于物品管理的RFID空中接口參數(shù)。
ISO 17363 至17364 是一系列物流容器識(shí)別的規(guī)范,它們還未被認(rèn)定為標(biāo)準(zhǔn)。
ISO 14443和ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)在1995年開始操作,其完成則是在2000年之后,二者皆以13.56MHz交變信號(hào)為載波頻率。ISO 15693讀寫距離較遠(yuǎn),而ISO 14443讀寫距離稍近,但應(yīng)用較廣泛。目前的第二代電子身份證采用的標(biāo)準(zhǔn)是ISO 14443 TYPE B協(xié)議。ISO 14443定義了TYPE A、TYPE B兩種類型協(xié)議,通信速率為106kbit/s。
ISO 14443-3規(guī)定了TYPE A和TYPE B的防沖撞機(jī)制。
ISO 15693采用輪尋機(jī)制、分時(shí)查詢的方式完成防沖撞機(jī)制。
ISO技術(shù)委員會(huì)及聯(lián)合工作組TC104/SC4主要處理有關(guān)ISO/IEC貿(mào)易應(yīng)用方面,如貨運(yùn)集裝箱及包裝,制定了 RFID電子封條 (ISO 18185)、集裝箱標(biāo)簽(ISO 10374)和供應(yīng)鏈標(biāo)簽 (ISO 17363)等標(biāo)準(zhǔn)。
RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的社會(huì)影響因素
(1)無(wú)線通信管理—如ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)),F(xiàn)CC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì));
(2)人類健康—主要是ICNIRP(國(guó)際非電離輻射保護(hù)委員會(huì)),一個(gè)為世界衛(wèi)生組織及其他機(jī)構(gòu)提供有關(guān)非電離放射保護(hù)建議的獨(dú)立機(jī)構(gòu)的相關(guān)要求,目前許多國(guó)家使用其推薦的標(biāo)準(zhǔn)作為該國(guó)的放射規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。其主要是有關(guān)工作頻率、功率、無(wú)線電波輻射等對(duì)健康的影響標(biāo)準(zhǔn)。
(3)隱私。隱私問(wèn)題的解決基于同意原則,即用戶或消費(fèi)者是否能夠容忍的程度。
(4)數(shù)據(jù)安全—OECD (經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織)曾發(fā)布有關(guān)文件,規(guī)定了信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全的指導(dǎo)方針。與ISO 17799(信息安全管理的實(shí)踐代碼) 相似,并不強(qiáng)制要求遵從這些指導(dǎo)方針,但這些指導(dǎo)方針卻為信息安全計(jì)劃提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)
傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧
2.4.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
低成本、低功耗、低速率、短距離
節(jié)點(diǎn)能量有限
節(jié)點(diǎn)通信能力有限
節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力有限
傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量大且分布范圍廣
網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)
自組織網(wǎng)絡(luò)
感知數(shù)據(jù)流量大
以數(shù)據(jù)為中心
應(yīng)用相關(guān)
挑戰(zhàn)
由于WSN的特點(diǎn)及其廣闊的應(yīng)用前景,WSN已經(jīng)成為21世紀(jì)的一個(gè)新研究領(lǐng)域,在基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)兩個(gè)層面向科技工作者提出了大量挑戰(zhàn)性問(wèn)題!
網(wǎng)絡(luò)通信
基礎(chǔ)設(shè)施
中間件技術(shù)
數(shù)據(jù)管理技術(shù)
節(jié)點(diǎn)技術(shù)及其嵌入式軟件系統(tǒng)
WSN的網(wǎng)絡(luò)通信
物理層研究?jī)?nèi)容:核心問(wèn)題是節(jié)省能量!
傳輸介質(zhì)選擇:無(wú)線電、紅外線、光波
傳輸頻段選擇:433MHz、915、916MHz、2.4GHz
無(wú)線電收發(fā)器的設(shè)計(jì):TI 2420/2520/2430、Microchip、Freescale、Dordic
調(diào)制方式:PSK、FSK
WSN的網(wǎng)絡(luò)通信
數(shù)據(jù)鏈路層:數(shù)據(jù)鏈路層的研究主要集中在MAC協(xié)議方面! 研究重點(diǎn)依然是如何節(jié)省能量!
基于隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議:S-MAC,T-MAC
基于TDMA的MAC協(xié)議:DEANA、TRAMA、DMAC、SMACS、ERA、Dozer
WSN的網(wǎng)絡(luò)通信
網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議:基于聚簇的路由協(xié)議、基于地理位置的路由協(xié)議、能量感知路由協(xié)議、以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議、容錯(cuò)路由協(xié)議
基于聚簇的路由協(xié)議:LEACH、PEGASIS、TEEN
基于地理位置的路由協(xié)議:貪心路由協(xié)議、GPSR(右手規(guī)則)、GEM、MAP、LCR等
以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議:定向擴(kuò)散路由協(xié)議、Rumor-routing、TTDD支持移動(dòng)sink(網(wǎng)格)
能量感知路由協(xié)議:能量感知路由協(xié)議、GEAR
待研究的問(wèn)題:節(jié)能與通信服務(wù)質(zhì)量的平衡、支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁改變的路由協(xié)議、面向應(yīng)用的路由協(xié)議、安全路由協(xié)議等問(wèn)題
WSN的網(wǎng)絡(luò)通信
傳輸層協(xié)議:
當(dāng)WSN與Internet或其他網(wǎng)絡(luò)相連接時(shí),傳輸層協(xié)議尤其重要。WSN的能量受限性、節(jié)點(diǎn)命名機(jī)制、以數(shù)據(jù)為中心等特征,使其傳輸控制很困難。WSN的傳輸層需要特殊的技術(shù)和方法。
目前關(guān)于WSN傳輸層方面的研究非常少。
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
拓?fù)淇刂?span style="display:none">jYg紅軟基地
時(shí)間同步
節(jié)點(diǎn)定位
能量管理
網(wǎng)絡(luò)安全
QoS管理
……
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
拓?fù)淇刂?WSN拓?fù)淇刂频膯?wèn)題是在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度和連通度的前提下,通過(guò)功率控制或?qū)哟瓮負(fù)淇刂,最小化網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。
統(tǒng)一功率分配算法COMPOW;
基于節(jié)點(diǎn)度數(shù)的算法LINT/LILT和LMN/LMA;
基于鄰近圖的近似算法CBTC,LMST,RNG,DRNG和DLSS
層次拓?fù)淇刂瞥纱厮惴═opDisc、
虛擬地理網(wǎng)格分簇算法GAF
自組織成簇算法LEACH和HEED。
WSN拓?fù)淇刂频难芯咳孕枭钊,要以?shí)際應(yīng)用為背景,研究多種機(jī)制,強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频淖赃m應(yīng)和魯棒性,在保證網(wǎng)絡(luò)連通性和覆蓋度的前提下提高網(wǎng)絡(luò)通信效率,最大限度地節(jié)省能量,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存期。
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
時(shí)間同步
定期向相鄰節(jié)點(diǎn)廣播RBS,POST-FATO(RBS改進(jìn),有事件才同步)
全網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的機(jī)制TPSN,輕量級(jí)時(shí)間同步算法mini-Sync和tiny-sync,一種實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的機(jī)制DMTS,計(jì)算開銷小,需要傳輸?shù)南l數(shù)少,能夠與外部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步,但同步精度較低。
在TPSN的基礎(chǔ)上提出了LTS同步機(jī)制,只需要與其父節(jié)點(diǎn)同步,同步次數(shù)是節(jié)點(diǎn)與根節(jié)點(diǎn)距離的線性函數(shù),降低了交換信息量。
洪泛時(shí)間同步機(jī)制,綜合考慮了能量感知、可擴(kuò)展性、魯棒性、穩(wěn)定性等方面的要求。
待解決的關(guān)鍵問(wèn)題:同步精度與能量有效性之間的平衡、局部同步和全網(wǎng)同步之間關(guān)系、抗外來(lái)侵?jǐn)_的同步機(jī)制、同步機(jī)制的性能估計(jì)、安全時(shí)間同步機(jī)制等。
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
傳感器節(jié)點(diǎn)定位:基于測(cè)量距離的定位方法、與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的定位方法。
基于距離的定位方法:首先使用測(cè)距技術(shù)測(cè)量相鄰節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或方位,然后使用三角計(jì)算、三邊計(jì)算、多邊計(jì)算、模式識(shí)別、極大似然估計(jì)等方法進(jìn)行定位。測(cè)距技術(shù)主要有如下4種:測(cè)量無(wú)線信號(hào)的到達(dá)時(shí)間(TOA)、測(cè)量無(wú)線電信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)、測(cè)量普通聲波與無(wú)線電到達(dá)的時(shí)間差(TDOA)、測(cè)量無(wú)線信號(hào)到達(dá)角度(AOA)。
與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的定位方法:主要包括APIT算法、質(zhì)心算法、DV-Hop算法、Amorphous算法。首先確定多個(gè)包含待定位節(jié)點(diǎn)的多邊形,然后計(jì)算這個(gè)多邊形區(qū)域的質(zhì)心,待定位節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的估計(jì)距離,再利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算待定位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)!
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
節(jié)點(diǎn)定位問(wèn)題的研究還很不完善,基于測(cè)量距離的定位方法需要附加的硬件設(shè)備,與測(cè)量距離無(wú)關(guān)的定位方法精度低!目前還有很多關(guān)鍵問(wèn)題需要解決,如定位精度評(píng)估、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)自身位置誤差對(duì)定位精度的影響、測(cè)量距離的誤差對(duì)定位精度的影響、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)定位的影響等問(wèn)題!
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
網(wǎng)絡(luò)安全:密鑰管理、身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密方法、攻擊檢測(cè)與抵御、安全路由協(xié)議和隱私問(wèn)題。
密鑰管理、身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密
由于資源消耗較大,公鑰密碼系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)用于WSN!目前使用的主要是基于密鑰預(yù)分配的對(duì)稱加密技術(shù)和利用基站管理密鑰的非對(duì)稱加密技術(shù)!預(yù)分配密鑰方法的缺點(diǎn)是無(wú)法有效地支持節(jié)點(diǎn)的加入;而且,當(dāng)部分節(jié)點(diǎn)被敵方捕獲后預(yù)分配的密鑰也將失效! TinySec發(fā)現(xiàn)RC5和Skipjack適合于在嵌入式控制芯片上利用軟件實(shí)現(xiàn)!
攻擊檢測(cè)與抵御
在許多WSN的應(yīng)用中,傳感器節(jié)點(diǎn)常常布置在人們易于接近的環(huán)境中!因此,容易受到各種惡意的攻擊,例如干擾服務(wù)、節(jié)點(diǎn)捕獲等!
安全路由
在WSN中的路由協(xié)議有很多安全弱點(diǎn),容易受到攻擊!敵方可以向WSN中注入惡意的路由信息使網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
隱私
WSN的隱私包括位置隱私、時(shí)間隱私和數(shù)據(jù)隱私!
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
WSN安全問(wèn)題的研究工作相對(duì)較少,亟待解決的挑戰(zhàn)性問(wèn)題還很多,如使用有限內(nèi)存空間管理大量預(yù)分配密鑰、支持新節(jié)點(diǎn)加入的密鑰預(yù)分配技術(shù)、低能耗加密方法、入侵模型和入侵抵御方法、安全路由方法、安全網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理技術(shù)等問(wèn)題!
WSN的基礎(chǔ)設(shè)施研究
QoS管理
WSN的服務(wù)質(zhì)量QoS是其可用性的關(guān)鍵!所以,QoS管理的理論和技術(shù)是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域!
一種基于中間件的QoS機(jī)制,支持多Sink的多種QoS需求,利用節(jié)點(diǎn)的冗余保障網(wǎng)絡(luò)操作的容錯(cuò)性,并能夠以較低的開銷為應(yīng)用提供實(shí)時(shí)性服務(wù)!
路由協(xié)議的QoS問(wèn)題,提出一個(gè)包發(fā)送協(xié)議,稱為多路徑多速度路由協(xié)議,保證路由的實(shí)時(shí)性和可靠性!該協(xié)議通過(guò)設(shè)置多包發(fā)送速度,提供多級(jí)別的實(shí)時(shí)保證!通過(guò)選擇多路徑,提供各種各樣的可靠性保證!
把網(wǎng)絡(luò)連通可靠性和感知覆蓋度結(jié)合起來(lái)作為WSN的QoS度量,提出評(píng)估這種面向覆蓋的WSN可靠性的方法!
WSN的QoS管理問(wèn)題很多,研究成果較少,需要系統(tǒng)深入的研究!
WSN的中間件技術(shù)
WSN中間件是位于操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件之間的軟件系統(tǒng)!
目前主要集中在兩個(gè)方面:
一是問(wèn)題的識(shí)別和探索;二是部分算法和中間件組件的研究!
WSN的中間件技術(shù)
NEST是一個(gè)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和控制中間件組件,它把操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序員之間的界面抽象為一個(gè)高級(jí)界面,能夠完成服務(wù)的自復(fù)制、遷移、分組等操作!
中間件組件MiLAN實(shí)現(xiàn)了以滿足應(yīng)用系統(tǒng)性能要求為目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)管理機(jī)制!
Mate是一個(gè)建立在TinyOS之上的中間件組件,提供了單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上的高級(jí)程序界面,以通信為中心,支持WSN經(jīng)常性的重編程工作!
Agilla中間件系統(tǒng)提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性,同時(shí)還簡(jiǎn)化了應(yīng)用的開發(fā),并實(shí)現(xiàn)了多個(gè)應(yīng)用共享同一個(gè)WSN!
中間件系統(tǒng)框架TinyCUBUS,包含一個(gè)數(shù)據(jù)管理框架、一個(gè)交叉層框架和一個(gè)配置引擎!數(shù)據(jù)管理框架允許動(dòng)態(tài)選擇和調(diào)整系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理部件!交叉層框架支持?jǐn)?shù)據(jù)共享和各部件之間的交互,目的是提供交叉層優(yōu)化!配置引擎通過(guò)考慮節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浜凸δ軄?lái)可靠地高效地分布代碼!
WSN的數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)
WSN以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn)使得WSN與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)類似:WSN可視為一個(gè)數(shù)據(jù)空間或數(shù)據(jù)庫(kù),面向的是以數(shù)據(jù)為中心的查詢!于是,數(shù)據(jù)庫(kù)研究者開始采用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究方法來(lái)研究WSN,目前主要集中在感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與索引技術(shù)、WSN數(shù)據(jù)查詢處理技術(shù)!
WSN的數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)
存儲(chǔ)與索引技術(shù)
在WSN內(nèi)存儲(chǔ)感知數(shù)據(jù)的方法和感知數(shù)據(jù)索引技術(shù)對(duì)WSN數(shù)據(jù)查詢處理的性能具有重要影響!人們提出了一些新技術(shù)和方法!
數(shù)據(jù)查詢處理技術(shù)
WSN數(shù)據(jù)的查詢處理技術(shù)的研究主要集中在連續(xù)查詢和近似查詢的處理方面!
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
加利福尼亞大學(xué)伯克力分校研究開發(fā)了TyniDB系統(tǒng);康奈爾大學(xué)研究開發(fā)了Cougar系統(tǒng)! 這些系統(tǒng)都是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)定位為一個(gè)關(guān)系表!這些系統(tǒng)與傳感器節(jié)點(diǎn)的物理地址密切相關(guān),與WSN以數(shù)據(jù)中心的特征背道而馳,也不適用于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁的WSN。
WSN的數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)
WSN數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究尚待深入,數(shù)據(jù)模型的研究成果無(wú)法表達(dá)感知數(shù)據(jù)的語(yǔ)意,不適合感知數(shù)據(jù)的特點(diǎn);數(shù)據(jù)操作算法的研究?jī)H考慮了聚集操作,大量的數(shù)據(jù)操作算法無(wú)人問(wèn)津;WSN應(yīng)用中最經(jīng)常使用的實(shí)時(shí)查詢的優(yōu)化與處理沒(méi)有被考慮;支持?jǐn)?shù)據(jù)管理的通信協(xié)議至今很少見,等等!
WSN節(jié)點(diǎn)及其嵌入式軟件系統(tǒng)
傳感器節(jié)點(diǎn)的研究主要包括硬件設(shè)計(jì)和嵌入式軟件系統(tǒng)兩個(gè)方面!
在傳感器節(jié)點(diǎn)硬件方面:新傳感器概念、理論和技術(shù);新型感知材料和裝置的研究,如化學(xué)感知材料和裝置、生物感知材料和裝置等;以降低能耗為核心,把傳感器、計(jì)算部件、存儲(chǔ)部件、通信部件集成為微型傳感器!
在嵌入式軟件系統(tǒng)方面的研究成果主要是嵌入式操作系統(tǒng)!加利福尼亞大學(xué)伯克力分校研究開發(fā)了一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)TyniOS,有3個(gè)主要的特點(diǎn):基于組件的架構(gòu)、基于事件和任務(wù)的并發(fā)模式、獨(dú)立的狀態(tài)操作!加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校研究了傳感器節(jié)點(diǎn)嵌入式操作系統(tǒng)SOS,具有支持WSN任務(wù)重構(gòu)能力等特點(diǎn)!獼猴桃栽培技術(shù)ppt:這是獼猴桃栽培技術(shù)ppt,包括了獼猴桃簡(jiǎn)介,高標(biāo)準(zhǔn)建園,整形,修剪,施肥改土,病蟲害防治等內(nèi)容,歡迎點(diǎn)擊下載。
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物聯(lián)網(wǎng)ppt
- 更多>>物聯(lián)網(wǎng)ppt顧名思義,物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思:其一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò);其二,其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物