物聯(lián)網(wǎng)40 計算機學院

物聯(lián)網(wǎng)40計算機學院主要內容：物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的應用實例---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)絡互聯(lián)”2003年——美國《技術評論》譽為十大技術之首5物聯(lián)網(wǎng)的定義Ⅰ、物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡Ⅱ、其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行

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、識別技術與普適計算、廣泛應用于網(wǎng)絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務和應用。因此，應用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。“物”的涵義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)：一般面向單一機構內部提供服務；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；3、社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)：向一個關聯(lián)的“社區(qū)”或機構群體提供服務；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)一運維實體；5、醫(yī)學物聯(lián)網(wǎng)：是將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于醫(yī)療、健康管理、

老年健康照護等領域；6、建筑物聯(lián)網(wǎng)：是將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于路燈照明管控、景觀照明管控、

樓宇照明管控、廣場照明管控等領域。技術及架構物聯(lián)網(wǎng)架構可分為三層感知層由各種傳感器構成，包括溫濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、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)絡層由各種網(wǎng)絡，包括互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，是整個物聯(lián)網(wǎng)的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它與行業(yè)需求結合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用。物聯(lián)網(wǎng)技術及應用物聯(lián)網(wǎng)4大關鍵領域物聯(lián)網(wǎng)技術及應用三項關鍵技術1、傳感器技術2、RFID標簽3、嵌入式系統(tǒng)技術物聯(lián)網(wǎng)技術及應用應用模式對象的智能標簽。通過NFC(NearFieldCommunication)、二維碼、RFID（RadioFrequencyIdentification））技術，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；此外通過智能標簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴展信息，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)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡用獲取的數(shù)據(jù)進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。例如根據(jù)光線的強弱調整路燈的亮度，根據(jù)車輛的流量自動調整紅綠燈間隔等。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、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域。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應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，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡當中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠對整合網(wǎng)絡內的人員、機器、設備和基礎設施實施實時的管理和控制，在此基礎上，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系。2024/3/2物聯(lián)網(wǎng)的應用案列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簽通過無線射頻等識別技術，實現(xiàn)在信息網(wǎng)絡平臺上對所有車輛的屬性信息和靜、動態(tài)信息進行提取和有效利用，并根據(jù)不同的功能需求對所有車輛的運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)管和提供綜合服務的系統(tǒng)。2024/3/2從網(wǎng)絡上看，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，負責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)絡可信標識等能力的設備。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，實現(xiàn)車輛自組網(wǎng)及多種異構網(wǎng)絡之間的通信與漫游，在功能和性能上保障實時性、可服務性與網(wǎng)絡泛在性，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)是一個云架構的車輛運行信息平臺，它的生態(tài)鏈包含了ITS、物流、客貨運、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、安全認證、實時交互、海量存儲等云計算功能，其應用系統(tǒng)也是圍繞車輛的數(shù)據(jù)匯聚、計算、調度、監(jiān)控、管理與應用的復合體系。體系結構2024/3/22024/3/22024/3/2相關概念ITS(IntelligentTransportSystem)即智能交通。是將先進的傳感器技術、通信技術、數(shù)據(jù)處理技術、網(wǎng)絡技術、自動控制技術、信息發(fā)布技術等有機地運用于整個交通運輸管理體系而建立起的一種實時的、準確的、高效的交通運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對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便?；镜腞FID系統(tǒng)由標簽(Tag)、閱讀器(Reader)、天線(Antenna)組成。RFID技術有著廣闊的應用前景，物流倉儲、零售、制造業(yè)、醫(yī)療等領域都是RFID的潛在應用領域，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照項目都采用了RFID技術。RFID具有車輛通信、自動識別、定位、遠距離監(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用。2024/3/2應用車輛運行監(jiān)控系統(tǒng)長久以來都是智能交通發(fā)展的重點領域。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，已經實現(xiàn)了智能交通的管理和信息服務。今車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展主要通過傳感器技術、無線傳輸技術、海量數(shù)據(jù)處理技術、數(shù)據(jù)整合技術相輔相成配合實現(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、技術、模式2024/3/2主導缺失與智能電網(wǎng)、安防等領域相比,車聯(lián)網(wǎng)并不是最成熟、最接近實際應用的物聯(lián)網(wǎng)應用所謂車聯(lián)網(wǎng)并無嚴格定義,簡單地說,就是將汽車作為信息網(wǎng)絡中的節(jié)點,通過無線通信等手段實現(xiàn)人、車、路及環(huán)境的協(xié)同交互,實現(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,其芯片核心技術并不為中國公司所掌握。通信網(wǎng)絡帶寬瓶頸,也成為車聯(lián)網(wǎng)一個技術難題，不能滿足未來對圖像和流媒體的傳輸需求目前國內在芯片設計和開發(fā)上已經具備一定水平,但自主可控可管的問題仍然嚴峻2024/3/2模式難行憑借移動網(wǎng)絡通道的優(yōu)勢,三大運營商在車聯(lián)網(wǎng)上的推進方式,基本是將車載智能終端與無線通道相連,以提供實時交通路況、導航、救援定位、車況檢測、4S店預約等運營服務,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,只相當于在現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎上一個新的業(yè)務拓展。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。進入市場的所謂“車聯(lián)網(wǎng)”產品和服務,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的。車聯(lián)網(wǎng)則比較復雜，能連接汽車的方案，截止2012年8月,只有車機方式(用線束接CAN總線)、OBD方式(CAN總線上開放的標準梯形口);車機方式，有車廠主導的前裝、有汽車設備商主導的后裝;而OBD方式則是新興的IT主導的，是IT技術及其理念，在汽車服務方面的應用。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),主要是車輛內部和車際網(wǎng)絡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)絡通信實現(xiàn)的系統(tǒng)組成和功能設計。目標是為車聯(lián)網(wǎng)技術的開發(fā)和廣泛應用建立一個普適的協(xié)議架構和相關的協(xié)議數(shù)據(jù)格式標準。課題開發(fā)研究的實用系統(tǒng)則可用于車輛的運行監(jiān)控和安全行駛、車輛遠程調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備與車輛設備連接起來,實現(xiàn)智能化監(jiān)控和管理;用移動通信技術把車載終端與外部網(wǎng)絡連接起來,實現(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)接成內部網(wǎng),然后把獨立的車輛聯(lián)接到外部網(wǎng),還可以通過互聯(lián)網(wǎng)和更廣泛的網(wǎng)絡整合,使車輛成為人類社會生產生活工具體系中的一個高度智能終端,能更有效、更安全、更經濟地為人服務。2024/3/2系統(tǒng)原理示意圖汽車內部網(wǎng)絡使用CAN總線作為基本通信總線,采用總線型與星型相結合的網(wǎng)絡拓撲結構連接傳感器。通過車載網(wǎng)絡可進行汽車控制以及實現(xiàn)車內數(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)絡上,數(shù)據(jù)可在內部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)關進行收發(fā)。2024/3/2信息交換協(xié)議模型設計信息交換協(xié)議模型設計車輛內部的動態(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)議標準的不確定性,使得通信方式難度變大,新的協(xié)議目的是簡化數(shù)據(jù)交換方式和標準化協(xié)議內容。實現(xiàn)此目標的關鍵是理解和控制有關車輛信息流或其載體形式:數(shù)據(jù)流。2024/3/2從車輛特點來看,車輛的信息流有幾個明顯的特點: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)成為一項復雜的任務。2024/3/2車輛的通信系統(tǒng)可以被認為是一個有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)議體系結構中的最下面2層(物理層和數(shù)據(jù)連接層)。物理層的任務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換;而數(shù)據(jù)鏈路層的任務是在2個相鄰節(jié)點間的線路