物聯(lián)網(wǎng)40 計(jì)算機(jī)學(xué)院

物聯(lián)網(wǎng)40計(jì)算機(jī)學(xué)院主要內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)例---車聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議研究和系統(tǒng)開發(fā)走進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)（視頻）物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的起源1990年——施樂公司NetworkedCokeMachine（初次實(shí)踐）1991年——MIT的KevinAsh-ton教授（首提概念）1995年——比爾蓋茨《未來之路》（未引起重視）1999年——MIT的“Auto-ID”，提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”2003年——美國《技術(shù)評論》譽(yù)為十大技術(shù)之首5物聯(lián)網(wǎng)的定義Ⅰ、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)Ⅱ、其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行

信息交換和通信也就是物物相息物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計(jì)算、廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，也因此被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。因此，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂?！拔铩钡暮x滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍有可被識別的唯一編號數(shù)據(jù)傳輸通路一定的存儲功能CPU操作系統(tǒng)專門的應(yīng)用程序遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)的分類1、私有物聯(lián)網(wǎng)：一般面向單一機(jī)構(gòu)內(nèi)部提供服務(wù)；2、公有物聯(lián)網(wǎng)：基于互聯(lián)網(wǎng)向公眾或大型用戶群體提供服務(wù)；3、社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)：向一個關(guān)聯(lián)的“社區(qū)”或機(jī)構(gòu)群體提供服務(wù)；4、混合物聯(lián)網(wǎng)：是上述的兩種或以上的物聯(lián)網(wǎng)的組合，

但后臺有統(tǒng)一運(yùn)維實(shí)體；5、醫(yī)學(xué)物聯(lián)網(wǎng)：是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療、健康管理、

老年健康照護(hù)等領(lǐng)域；6、建筑物聯(lián)網(wǎng)：是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于路燈照明管控、景觀照明管控、

樓宇照明管控、廣場照明管控等領(lǐng)域。技術(shù)及架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)可分為三層感知層由各種傳感器構(gòu)成，包括溫濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、紅外線、GPS等感知終端。感知層是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源。網(wǎng)絡(luò)層由各種網(wǎng)絡(luò)，包括互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺等組成，是整個物聯(lián)網(wǎng)的中樞，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)4大關(guān)鍵領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)1、傳感器技術(shù)2、RFID標(biāo)簽3、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用應(yīng)用模式對象的智能標(biāo)簽。通過NFC(NearFieldCommunication)、二維碼、RFID（RadioFrequencyIdentification））技術(shù)，用于區(qū)分對象個體，例如在生活中我們使用的各種智能卡，條碼標(biāo)簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息；此外通過智能標(biāo)簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴(kuò)展信息，例如智能卡上的金額余額，二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱等。對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計(jì)算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對象的行為進(jìn)行控制和反饋。例如根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度，根據(jù)車輛的流量自動調(diào)整紅綠燈間隔等。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢物聯(lián)網(wǎng)將是下一個推動世界高速發(fā)展的“重要生產(chǎn)力”，是繼通信網(wǎng)之后的另一個萬億級市場。物聯(lián)網(wǎng)的用途范圍物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場照明管控、老人護(hù)理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。2024/3/2物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用案列2024/3/2車聯(lián)網(wǎng)：車聯(lián)網(wǎng)（InternetofVehicles）概念引申自物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings），根據(jù)行業(yè)背景不同，對車聯(lián)網(wǎng)的定義也不盡相同。傳統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)定義是指裝載在車輛上的電子標(biāo)簽通過無線射頻等識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對所有車輛的屬性信息和靜、動態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求對所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和提供綜合服務(wù)的系統(tǒng)。2024/3/2從網(wǎng)絡(luò)上看，IOV系統(tǒng)是一個“端管云”三層體系。第一層（端系統(tǒng)）：端系統(tǒng)是汽車的智能傳感器，負(fù)責(zé)采集與獲取車輛的智能信息，感知行車狀態(tài)與環(huán)境；是具有車內(nèi)通信、車間通信、車網(wǎng)通信的泛在通信終端；同時還是讓汽車具備IOV尋址和網(wǎng)絡(luò)可信標(biāo)識等能力的設(shè)備。第二層（管系統(tǒng)）：解決車與車（V2V）、車與路（V2R）、車與網(wǎng)（V2I）、車與人（V2H）等的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)車輛自組網(wǎng)及多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信與漫游，在功能和性能上保障實(shí)時性、可服務(wù)性與網(wǎng)絡(luò)泛在性，同時它是公網(wǎng)與專網(wǎng)的統(tǒng)一體。第三層（云系統(tǒng)）：車聯(lián)網(wǎng)是一個云架構(gòu)的車輛運(yùn)行信息平臺，它的生態(tài)鏈包含了ITS、物流、客貨運(yùn)、危特車輛、汽修汽配、汽車租賃、企事業(yè)車輛管理、汽車制造商、4S店、車管、保險、緊急救援、移動互聯(lián)網(wǎng)等，是多源海量信息的匯聚，因此需要虛擬化、安全認(rèn)證、實(shí)時交互、海量存儲等云計(jì)算功能，其應(yīng)用系統(tǒng)也是圍繞車輛的數(shù)據(jù)匯聚、計(jì)算、調(diào)度、監(jiān)控、管理與應(yīng)用的復(fù)合體系。體系結(jié)構(gòu)2024/3/22024/3/22024/3/2相關(guān)概念I(lǐng)TS(IntelligentTransportSystem)即智能交通。是將先進(jìn)的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息發(fā)布技術(shù)等有機(jī)地運(yùn)用于整個交通運(yùn)輸管理體系而建立起的一種實(shí)時的、準(zhǔn)確的、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)。RFIDRFID，是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別。它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便?；镜腞FID系統(tǒng)由標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader)、天線(Antenna)組成。RFID技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，物流倉儲、零售、制造業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域都是RFID的潛在應(yīng)用領(lǐng)域，另外，RFID由于其快速讀取與難以偽造的特性，一些國家正在開展的電子護(hù)照項(xiàng)目都采用了RFID技術(shù)。RFID具有車輛通信、自動識別、定位、遠(yuǎn)距離監(jiān)控等功能，在移動車輛的識別和管理系統(tǒng)方面有著非常廣泛的應(yīng)用。2024/3/2應(yīng)用車輛運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)長久以來都是智能交通發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。在國際上，美國的IVHS、日本的VICS等系統(tǒng)通過車輛和道路之間建立有效的信息通信，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能交通的管理和信息服務(wù)。今車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展主要通過傳感器技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)整合技術(shù)相輔相成配合實(shí)現(xiàn)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的未來，將會面臨系統(tǒng)功能集成化、數(shù)據(jù)海量化、高傳輸速率。2024/3/2三大瓶頸車聯(lián)網(wǎng)三大瓶頸:主導(dǎo)、技術(shù)、模式2024/3/2主導(dǎo)缺失與智能電網(wǎng)、安防等領(lǐng)域相比,車聯(lián)網(wǎng)并不是最成熟、最接近實(shí)際應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所謂車聯(lián)網(wǎng)并無嚴(yán)格定義,簡單地說,就是將汽車作為信息網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn),通過無線通信等手段實(shí)現(xiàn)人、車、路及環(huán)境的協(xié)同交互,實(shí)現(xiàn)智能交通。然而,自誕生之日起,車聯(lián)網(wǎng)便始終面臨缺乏統(tǒng)一管理主體的“無人駕駛”局面由于車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈較長,參與行業(yè)眾多,對車聯(lián)網(wǎng)“盲人摸象”式的理解比比皆是,其中的利益博弈也在所難免。2024/3/2技術(shù)短板絕大多數(shù)用于信息采集的高端傳感器,其芯片核心技術(shù)并不為中國公司所掌握。通信網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸,也成為車聯(lián)網(wǎng)一個技術(shù)難題，不能滿足未來對圖像和流媒體的傳輸需求目前國內(nèi)在芯片設(shè)計(jì)和開發(fā)上已經(jīng)具備一定水平,但自主可控可管的問題仍然嚴(yán)峻2024/3/2模式難行憑借移動網(wǎng)絡(luò)通道的優(yōu)勢,三大運(yùn)營商在車聯(lián)網(wǎng)上的推進(jìn)方式,基本是將車載智能終端與無線通道相連,以提供實(shí)時交通路況、導(dǎo)航、救援定位、車況檢測、4S店預(yù)約等運(yùn)營服務(wù),多基于呼叫中心或移動互聯(lián)網(wǎng),并不涉及什么新的技術(shù),只相當(dāng)于在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上一個新的業(yè)務(wù)拓展。但即便是現(xiàn)有的這種模式,也并不能確保在商業(yè)模式上的成功。進(jìn)入市場的所謂“車聯(lián)網(wǎng)”產(chǎn)品和服務(wù),都是汽車制造商替終端用戶埋單,通常一年到三年,到期后是否會主動續(xù)約服務(wù)還是未知數(shù)。2024/3/2發(fā)展方向未來的汽車有可能不是電動化的，但會是電子化的;汽車將成為最大的電子品，這種觀點(diǎn)也被越來越多的人接受。但是，汽車的電子化發(fā)展，在方向有：傳統(tǒng)汽車智能化、車聯(lián)網(wǎng)、電動化、無人駕駛等，而能夠落地的只有傳統(tǒng)汽車智能化和車聯(lián)網(wǎng)兩個方向。傳統(tǒng)汽車智能化，是以汽車廠商為主導(dǎo)的。車聯(lián)網(wǎng)則比較復(fù)雜，能連接汽車的方案，截止2012年8月,只有車機(jī)方式(用線束接CAN總線)、OBD方式(CAN總線上開放的標(biāo)準(zhǔn)梯形口);車機(jī)方式，有車廠主導(dǎo)的前裝、有汽車設(shè)備商主導(dǎo)的后裝;而OBD方式則是新興的IT主導(dǎo)的，是IT技術(shù)及其理念，在汽車服務(wù)方面的應(yīng)用。2024/3/22024/3/22024/3/2車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議研究和系統(tǒng)開發(fā)研究車聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議和車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)開發(fā),主要是車輛內(nèi)部和車際網(wǎng)絡(luò)的信息處理與交換涉及問題,包括通信模型、協(xié)議體系、數(shù)據(jù)包格式等,還包括車載網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)組成和功能設(shè)計(jì)。目標(biāo)是為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)和廣泛應(yīng)用建立一個普適的協(xié)議架構(gòu)和相關(guān)的協(xié)議數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)。課題開發(fā)研究的實(shí)用系統(tǒng)則可用于車輛的運(yùn)行監(jiān)控和安全行駛、車輛遠(yuǎn)程調(diào)度管理以及車輛動態(tài)信息的交換和管理。2024/3/2車輛聯(lián)網(wǎng)包括2個部分:在車輛上安裝車載智能終端并通過信息傳感設(shè)備與車輛設(shè)備連接起來,實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控和管理;用移動通信技術(shù)把車載終端與外部網(wǎng)絡(luò)連接起來,實(shí)現(xiàn)車輛間、車輛和固定站之間的信息交換。2024/3/2車輛信息系統(tǒng)是一個綜合性系統(tǒng),一般由3部分組成:定位系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)把車載的傳感器和裝備聯(lián)接成內(nèi)部網(wǎng),然后把獨(dú)立的車輛聯(lián)接到外部網(wǎng),還可以通過互聯(lián)網(wǎng)和更廣泛的網(wǎng)絡(luò)整合,使車輛成為人類社會生產(chǎn)生活工具體系中的一個高度智能終端,能更有效、更安全、更經(jīng)濟(jì)地為人服務(wù)。2024/3/2系統(tǒng)原理示意圖汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用CAN總線作為基本通信總線,采用總線型與星型相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接傳感器。通過車載網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行汽車控制以及實(shí)現(xiàn)車內(nèi)數(shù)據(jù)交換和信息共享。GPRS/3G通信模塊作為一個無線接口被搭建在CAN網(wǎng)絡(luò)上,數(shù)據(jù)可在內(nèi)部CAN網(wǎng)上傳輸,需要與外部系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)可通過CAN/GPRS/3G無線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行收發(fā)。2024/3/2信息交換協(xié)議模型設(shè)計(jì)信息交換協(xié)議模型設(shè)計(jì)車輛內(nèi)部的動態(tài)數(shù)據(jù)包括車輛本身的參數(shù)控制決策單元的命令主要來自電子控制單元,因此車輛系統(tǒng)具有簡單的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷功能高層決策信號來源于汽車駕駛員,而駕駛員的決定依賴于車輛的狀況和遠(yuǎn)程信號除此之外,高層決策信號還來自不斷發(fā)生變化的GPS、數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控模塊等。2024/3/2由于數(shù)據(jù)交換方式的多樣性以及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不確定性,使得通信方式難度變大,新的協(xié)議目的是簡化數(shù)據(jù)交換方式和標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的關(guān)鍵是理解和控制有關(guān)車輛信息流或其載體形式:數(shù)據(jù)流。2024/3/2從車輛特點(diǎn)來看,車輛的信息流有幾個明顯的特點(diǎn):流動、分布、動態(tài)和不確定性車輛數(shù)據(jù)存在于許多不同的形式。所有這些使得車輛數(shù)據(jù)傳輸、處理、儲存和最終開發(fā)成為一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。2024/3/2車輛的通信系統(tǒng)可以被認(rèn)為是一個有5個層次的協(xié)議棧,分別處理信號、數(shù)據(jù)、傳輸、信息和車輛知識2024/3/2圖2下面2個協(xié)議層是OSI協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中的最下面2層(物理層和數(shù)據(jù)連接層)。物理層的任務(wù)是透明地傳送比特流,在物理層上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是比特,物理層之間涉及物理信號和比特流之間的轉(zhuǎn)換;而數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是在2個相鄰節(jié)點(diǎn)間的線路