物聯(lián)網(wǎng)解決方案-感知層-通信網(wǎng)絡(luò)層

物聯(lián)網(wǎng)解決方案,感知層,通信網(wǎng)絡(luò)層

篇一：物聯(lián)網(wǎng)感知層技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)

感知層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，是聯(lián)系物埋世界與信息世界的

重要紐帶。感知層是由大量的具有感知、通信、識(shí)別（或執(zhí)

行）能力的智能物體與感知網(wǎng)絡(luò)組成。其主要技術(shù)有：傳感

器技術(shù)、RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)、Zig-Bee和藍(lán)牙技術(shù)。

1.傳感器技術(shù)

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能

將感受到的信息，按一定

規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿

足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它

是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。人是通過視覺、

嗅覺、聽覺及觸覺等感官來感知外界的信息，感知的信

息輸入大腦進(jìn)行分析判斷（即

人的思維）和處理，再指揮人作出相應(yīng)的動(dòng)作，這是人

類認(rèn)識(shí)世界和改造世界具有的

最基本的本能。但是通過人的五官感知外界的信息非常

有限，例如，人總不能利用觸

覺來感知超過幾十甚至上千度的溫度吧，而且也不可能

辨別溫度的微小變化，這就需

要電子設(shè)備的幫助。同樣，利用電子計(jì)算機(jī)特別象計(jì)算

機(jī)控制的自動(dòng)化裝置來代替人

的勞動(dòng)，那么計(jì)算機(jī)類似于人的大腦，而僅有大腦而沒

有感知外界信息的“五官”顯然

是不足夠的，中央處埋系統(tǒng)也還需要它們的“五官”一

一即傳感器。

基于傳感器的傳感器技術(shù)是對(duì)感知節(jié)點(diǎn)的不同定義與

探索。比如一個(gè)溫度傳感器

可以實(shí)時(shí)地傳輸它所測(cè)量到得環(huán)境溫度，這是基于溫度

利用汞的液態(tài)與溫差變化而形

成的；聲控?zé)舭惭b在樓道之間，有人路過就亮，這是基

于人走路時(shí)聲音的分貝大小來

進(jìn)行控制；高速路上的收費(fèi)站人們開車經(jīng)過時(shí)，在地面

的稱重傳感器會(huì)將車輛重量反

饋給電腦，以便確認(rèn)其是否超重，這是基于彈簧彈性收

縮變化的張力長(zhǎng)度來進(jìn)行測(cè)量。

未來傳感器技術(shù)可能是溫度、濕度、聲音、壓力等物理

參數(shù)，亦可以是氧氣、二

氧化碳等化學(xué)成分的含量等化學(xué)參數(shù)。把這些物理與化

學(xué)集合而成的傳感器是現(xiàn)在人

們追求的技術(shù)，及機(jī)器人得目標(biāo)。

2.RFID技術(shù)

RFID是一門獨(dú)立的將不同的跨學(xué)科的專業(yè)技術(shù)綜合在

一'起，如圖頻

技術(shù)、微波與天線技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、

數(shù)據(jù)與密碼學(xué)、制造技術(shù)和應(yīng)

用技術(shù)等。這是本世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一，

已得到世界各國(guó)的高度重視并

得到廣泛開發(fā)與應(yīng)用。從結(jié)構(gòu)上講RFID是一種簡(jiǎn)單的

無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件。

該系統(tǒng)用于控制、檢測(cè)和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢問器

和很多應(yīng)答器組成?？焖賿呙琛FID辨識(shí)器可同時(shí)辨識(shí)讀

取數(shù)個(gè)RFID標(biāo)簽。

RFID的優(yōu)點(diǎn)如下：

體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大

小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺

寸和印刷品質(zhì)。此外，RFID標(biāo)簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)

展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。

抗污染能力和耐久性。傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此

容易受到污染，但RFID對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很

強(qiáng)抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,

所以特別容易受到折損；RFID卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因

此可以免受污損。

可重復(fù)使用?，F(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改,

RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID卷標(biāo)內(nèi)儲(chǔ)存

的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。

穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿

透紙張、木材和塑料等非金

屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼

掃描機(jī)必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨

讀條形碼。

數(shù)據(jù)的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes,二

維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2至3000字符，RFH）最大的容

量則有數(shù)MegaBytes.隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不

斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。未來物品所需攜帶的資料量會(huì)越來越大，對(duì)

卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也相應(yīng)增加。

安全性。由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容

可經(jīng)由密碼保護(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變?cè)臁?/p>

RFID因其所具備的遠(yuǎn)距離讀取、高儲(chǔ)存量等特性而備受

矚目。它不僅可以幫助一個(gè)企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的

效率，還可以讓銷售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準(zhǔn)確地

接收反饋信息，控制需求信息、，優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈。

目前市場(chǎng)上主流的RFID產(chǎn)品有無源RFID產(chǎn)品、有源

RFID產(chǎn)品、半有源RFID產(chǎn)品。無源RFID產(chǎn)品發(fā)展最早，也

是發(fā)展最成熟，市場(chǎng)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品。比如，公交卡、食堂

餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等，這個(gè)在我們的

日常生活中隨處可見，屬于近距離接觸式識(shí)別類。其產(chǎn)品的

主要工作頻率有低頻125KHZ、高頻、超高頻433MHZ,超高

頻915MHZ。

產(chǎn)品，是最近幾年慢慢發(fā)展起來的，其遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別

的特性，決定了其巨大的應(yīng)用空間和市場(chǎng)潛質(zhì)。在遠(yuǎn)距離自

動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域，如智能監(jiān)獄，智能醫(yī)院，智能停車場(chǎng)，智能交

通，智慧城市，智慧地球及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有重大應(yīng)用。有源

RFID在這個(gè)領(lǐng)域異軍突起，屬于遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別類。產(chǎn)品主

要工作頻率有超高頻433MHZ,微波和。有源RFID產(chǎn)品和無

源RFID產(chǎn)品，其不同的特性，決定了不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不

同的應(yīng)用模式，也有各自的優(yōu)勢(shì)所在。但在本系統(tǒng)中，我們

著重介紹介于有源RFID和無源RF1D之間的半有源RFID產(chǎn)

品，該產(chǎn)品集有源RFID和無源RFID的優(yōu)勢(shì)于一體，在門禁

進(jìn)出管理，人員精確定位，區(qū)域定位管理，周界管理，電子

圍欄及安防報(bào)警等領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)。半有源RFID產(chǎn)品,

結(jié)合有源RFID產(chǎn)品及無源RFID產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，在低頻125KHZ

頻率的觸發(fā)下，讓微波發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。半有源RFID技術(shù)，也可

以叫做低頻激活觸發(fā)技術(shù)，利用低頻近距離精確定位，微波

遠(yuǎn)距離識(shí)別和上傳數(shù)據(jù)，來解決單純的有源RF1D和無源RFII)

沒有辦法實(shí)現(xiàn)的功能。簡(jiǎn)單的說，就是近距離激活定位，遠(yuǎn)

距離識(shí)別及上傳數(shù)據(jù)。

3.二維碼技術(shù)

二維碼是用某種特定的集合圖形按一定規(guī)律在平面（二

維方向）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的。二維

碼是DOI（DigitalObjectUniqueIdentifier,數(shù)據(jù)對(duì)象

唯一識(shí)別符）的一種，全球最大的二維碼資源中心是“渡

女”，為全球用戶統(tǒng)一提供了“唯一數(shù)據(jù)樣本”的物品、

人員、組織二維碼識(shí)別信息。

在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的

“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的

幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖象輸入設(shè)備或光電掃

描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。同時(shí)還具有對(duì)不同行

的信息自動(dòng)識(shí)別功能、及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點(diǎn)。在許多

種類的二維條碼中,常用的碼制有：DataMatrix,MaxiCode,

Aztec,Vericode,Ultracode,Code49,Code16K等，QR

COde碼是1994

年由日本DW公司發(fā)明。QR來自英文［QuickResponseJ

的縮寫，即快速反應(yīng)的意思，源自發(fā)明者希望QR碼可讓其

內(nèi)容快速被解碼。QR碼最常見于日本、韓國(guó)；并為目前日本

最流行二維條形空間。但二維碼的安全性也正備受挑戰(zhàn)，帶

有惡意軟件和病毒正成為二維碼普及道路上的絆腳石。發(fā)展

與防范二維碼的濫用正成為一個(gè)的問題。

每種碼制有其特定的字符集；每個(gè)字符占有一定的寬

度；具有一定的校驗(yàn)功能等。同時(shí)還具有對(duì)不同行的信息自

動(dòng)識(shí)別功能及處理圖形旋轉(zhuǎn)變化等特點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)

1.高密度編碼，信息容量大

2.編碼范圍廣。

3.容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能：

4.譯碼可靠性高：

5.可引入加密措施

6.成本低，易制作，持久耐用。

缺點(diǎn)

二維碼技術(shù)成為手機(jī)病毒，釣魚網(wǎng)站傳播的新渠道。

有相關(guān)專家提醒群眾提高防范意識(shí)，掃描前先判斷二維

碼發(fā)布是否權(quán)威可信，一般來說，正規(guī)的報(bào)紙、雜志，以及

知名商場(chǎng)的海報(bào)上提供的二維碼是安全的，但在網(wǎng)站上發(fā)布

的不知的二維碼需要引起警惕。應(yīng)該選用專業(yè)的加入了監(jiān)測(cè)

功能的掃碼工具，掃到可疑網(wǎng)址時(shí)，會(huì)有安全提醒。如果通

過二維碼來安裝軟件，安裝好以后，最好先用殺毒軟件掃描

一遍再打開。

4.Zig-Bee

Zigbee（全新無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)）技術(shù)是隨著工業(yè)

自動(dòng)化對(duì)于無線通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖a(chǎn)生的，Zigbee網(wǎng)

絡(luò)省電、可靠、成本低、容量大、安全，可廣泛應(yīng)用于各種

自動(dòng)控制領(lǐng)域。

Zigbee的由來:

在藍(lán)牙技術(shù)的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)盡管有許

多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在許多缺陷。對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化控制和遙

測(cè)遙控領(lǐng)域而言，藍(lán)牙技術(shù)顯得太復(fù)雜，功耗大，距離近，

組網(wǎng)規(guī)模太小等，.....而工業(yè)自動(dòng)化對(duì)無線通信的需求越

來越強(qiáng)烈。正因此，經(jīng)過人們長(zhǎng)期努力，Zigbee協(xié)議在20XX

年中通過后，于20XX正式問世了。

Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的一

個(gè)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)

或GSM網(wǎng)，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一

個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；

每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾

百米，甚至幾公里；另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的

其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。例如，你可以通過互聯(lián)網(wǎng)在北京監(jiān)控

云南某地的一個(gè)Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)。

不同的是，Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而

建立，而移動(dòng)通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立；每個(gè)移動(dòng)基

站價(jià)值一般都在百萬元人民幣以上，而每個(gè)Zigbee〃基站〃

卻不到1000元人民幣；每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以

與監(jiān)控對(duì)對(duì)象，例如傳感器連接直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，

它還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)資料；除此

之外，每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（FFD）還可在自己信號(hào)覆蓋

的范圍內(nèi)，和

多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn)（RFD）

無線連接。

每個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（FFD和RFD）可以可支持多到31

個(gè)的傳感器和受控設(shè)備，每一個(gè)傳感器和受控設(shè)備終可以有

8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂?shù)字量和模擬量。

Zigbee技術(shù)的目標(biāo)就是針對(duì)工業(yè)，家庭自動(dòng)化，遙測(cè)遙

控，汽車自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等，例如燈光自動(dòng)

化控制，傳感器的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山

和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。另外它還可以對(duì)局部區(qū)域內(nèi)移動(dòng)目

標(biāo)例如城市中的車輛進(jìn)行定位。（成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)公

司的專利技術(shù)）。

通常，符合如下條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用

Zigbee技術(shù)做無線傳輸：

1.需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多；

2.要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設(shè)備成本低；

3.要求數(shù)據(jù)傳輸可性高，安全性高；

4.設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源

模塊；

5.電池供電；

6.地形復(fù)雜，監(jiān)測(cè)點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；

7.現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)；

8.使用現(xiàn)存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測(cè)遙控系

統(tǒng)。

9.使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動(dòng)目標(biāo)

的定位應(yīng)用。

Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)：

省電：兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用

時(shí)間

可靠：采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通

信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；

節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)Zigoee

網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸

的可靠性。時(shí)延短：針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)

延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。

網(wǎng)絡(luò)容量大：可支持達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)。

安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密

算法采用通用的AES-128。高保密性：64位出廠編號(hào)和支

持AES-128加密

Zigbee技術(shù)和RFID技術(shù)在20XX年就被列為當(dāng)今世界

發(fā)展最快，市場(chǎng)前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個(gè)。關(guān)于

這方面的報(bào)道，你只需在百度，或GOOGLE搜索欄中鍵入

〃Zigbee〃，你就會(huì)看到大量的有關(guān)報(bào)道?？傊?，今后若干年,

都將是Zigbee技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期。

5.藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般是10m之內(nèi)）的

無線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本

電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。藍(lán)牙的

標(biāo)準(zhǔn)是，工作在頻帶，帶寬為IMb/so

Bluetooth無線技術(shù)是在兩個(gè)設(shè)備間進(jìn)行無線短距離

通信的最簡(jiǎn)單、最便捷的方法。它廣泛應(yīng)用于世界各地，可

以無線連接手機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、汽車、立體聲耳機(jī)、MP3播

放器等多種設(shè)備。由于有了“配置文件”這一獨(dú)特概念，

Bluetooth產(chǎn)品不再需要安裝驅(qū)動(dòng)程序軟件。此技術(shù)現(xiàn)已推

出第四版規(guī)格，并在保持其固有優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展一

小型化無線電、低功率、低成本、內(nèi)置安全性、穩(wěn)固、易于

使用并具有即時(shí)聯(lián)網(wǎng)功能。Bluetooth無線技術(shù)是現(xiàn)在市場(chǎng)

上唯一得到認(rèn)可的主導(dǎo)短距離無線技術(shù)，20XX年底，其周

出貨量已超過五百萬件，已安裝基站數(shù)超過5億個(gè)。

全球可用

Bluetooth無線技術(shù)規(guī)格供我們?nèi)虻某蓡T公司免費(fèi)

使用。許多行.業(yè)的制造商都積極地在其產(chǎn)品中實(shí)施此技術(shù)，

以減少使用零亂的電線，實(shí)現(xiàn)無縫連接、流傳輸立體聲，傳

輸數(shù)據(jù)或進(jìn)行語音通信。Bluetooth技術(shù)在GHz波段運(yùn)

行，該波段是一種無需申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技、醫(yī)學(xué)無

線電波段。正因如此，使用Bluetooth技術(shù)不需要支付任

何費(fèi)用。但您必須向手機(jī)提供商注冊(cè)使用GSM或CDMA,除

了設(shè)備費(fèi)用外，您不需要為使用Bluetooth技術(shù)再支付任

何費(fèi)用

設(shè)備范圍

Bluetooth技術(shù)得到了空前廣泛的應(yīng)用，集成該技術(shù)的

產(chǎn)品從手機(jī)、汽車到醫(yī)療設(shè)備，使用該技術(shù)的用戶從消費(fèi)者、

工業(yè)市場(chǎng)到企業(yè)等等，不一而足。低功耗，小體積以及低成

本的芯片解決方案使得Bluetooth技術(shù)甚至可以應(yīng)用于極

微小的設(shè)備中。請(qǐng)?jiān)贐luetooth產(chǎn)品目錄和組件產(chǎn)品列表

中查看我們的成員提供的各類產(chǎn)品大全

易于使用

Bluetooth技術(shù)是一項(xiàng)即時(shí)技術(shù)，它不要求固定的基礎(chǔ)

設(shè)施，且易于安裝和設(shè)置。您不需要電纜即可實(shí)現(xiàn)連接。新

用戶使用亦不費(fèi)力-您只需擁有Bluetooth品牌產(chǎn)品，

檢查可用的配置文件，將其連接至使用同一配置文件的另一

Bluetooth設(shè)備即可。后續(xù)的PIN碼流程就如同您在ATM

機(jī)器上操作一樣簡(jiǎn)單。外出時(shí)，您可以隨身帶上您的個(gè)人局

域網(wǎng)，甚至可以與其它網(wǎng)絡(luò)連接

全球通用的規(guī)格

Bluetooth無線技術(shù)是當(dāng)今市場(chǎng)上支持范圍最廣泛，功

能最豐富且安全的無線標(biāo)準(zhǔn)。全球范圍內(nèi)的資格認(rèn)證程序可

以測(cè)試成員的產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)。自1999年發(fā)布

Bluetooth規(guī)格以來，總共有超過4000家公司成為

Bluetooth特別興趣小組的成員。同時(shí)，市場(chǎng)上

Bluetooth產(chǎn)品的數(shù)量也成倍的迅速增長(zhǎng)。產(chǎn)品數(shù)量已連續(xù)

四年成倍增長(zhǎng)，安裝的基站數(shù)量在20XX年底也可能達(dá)到5

億個(gè)。

篇二：物聯(lián)網(wǎng)感知層

物聯(lián)網(wǎng)感知層

一、概述

物聯(lián)網(wǎng)是“傳感網(wǎng)”在國(guó)際上的通稱，是傳感網(wǎng)在概念

上的一次拓展。通俗地講，物聯(lián)網(wǎng)就是萬物都接入到互聯(lián)網(wǎng),

物體通過裝入射頻識(shí)別設(shè)備、紅外感應(yīng)器、GPS或其他方式

進(jìn)行連接，然后通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或其他方式接入到互聯(lián)

網(wǎng)，最終形成智能網(wǎng)絡(luò)，通過電腦或手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能

化管理和信息采集分析。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具備三個(gè)特征，一是

全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物

體的信息；二是可靠傳遞，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融

合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去；三是智能處理，利

用云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)和信

息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制。

在業(yè)界，物聯(lián)網(wǎng)大致被公認(rèn)為有三個(gè)層次，底層是用來

感知數(shù)據(jù)的感知層，第二層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層，最上面則

是內(nèi)容應(yīng)用層。其中感知層由各種具有感知能力的設(shè)備組

成，主要用于感知和采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)

據(jù)。感知層至關(guān)重要，是物物相連的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的最

底層技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)感知層是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建立的基礎(chǔ)，深入的了

解物聯(lián)網(wǎng)感知層的網(wǎng)絡(luò)層部分為建立低成本、高效、靈敏的

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提供一定的一局。感知層的作用相當(dāng)于人的眼耳鼻

喉和皮膚等神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)獲識(shí)別物體，采集信息的,

其主要功能是識(shí)別物體，采集信息。物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主

要區(qū)別在于，物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)大了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信范圍，即物聯(lián)網(wǎng)

不僅僅局限于人與人之間的通信，還擴(kuò)展到人與物、物與物

之間的通信。

作為下一代信息浪潮的新熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外政府公司和研究

機(jī)構(gòu)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)投入了極大的關(guān)注，IBM公司提出“智慧地

球”,日本和韓國(guó)分別提出了“U-japan”和“U-Korea”戰(zhàn)

略，這都是從國(guó)家工業(yè)角度提出的重大信息發(fā)展戰(zhàn)略。中國(guó)

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)到來的信息浪潮，提出了“感知中國(guó)”的發(fā)展戰(zhàn)

略。

二、感知層技術(shù)

1.傳感器技術(shù)

人是通過視覺、嗅覺、聽覺及觸覺等感覺來感知外界的

信息，感知的信息輸入大腦進(jìn)行分析判斷和處理，大腦再指

揮人做出相應(yīng)的動(dòng)作，這是人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界具有的

最基本的能力。但是通過人的五官感知外界的信息非常有

限，例如，人無法利用觸覺來感知超過幾十甚至上千度的溫

度，而且也不可能辨別溫度的微小變化，這就需要電子設(shè)備

的幫助。同樣，利用電子儀器特別像計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝

置來代替人的勞動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)類似于人的大腦，而僅有大腦

而沒有感知外界信息的“五官”顯然是不夠的，計(jì)算機(jī)也還

需要它們的“五官”一傳感器。

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)的信息，并能將

檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需

形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、

記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)

節(jié)。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，對(duì)各種參量進(jìn)行信息采集和簡(jiǎn)單加工

處理的設(shè)備，被稱為物聯(lián)

網(wǎng)傳感器。傳感器可以獨(dú)立存在，也可以與其他設(shè)備以

一體方式呈現(xiàn)，但無論哪種方式，它都是物聯(lián)網(wǎng)中的感知和

輸入部分。在未來的物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器及其組成的傳感器網(wǎng)

絡(luò)將在數(shù)據(jù)采集前端發(fā)揮重要的作用。

傳感器的分類方法多種多樣，比較常用的有按傳感器的

物理量、工作原理、輸出信號(hào)的性質(zhì)這3種方式來分類。此

外，按照是否具有信息處理功能來分類的意義越來越重要，

特別是在未來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。按照這種分類方式，傳感器可

分為一般傳感器和智能傳感器。一般傳感器采集的信息需要

計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；智能傳感器帶有微處理器，本身具有采集、

處理、交換信息的能力，具備數(shù)據(jù)精度高、高可靠性與高穩(wěn)

定性、高信噪比與高分辨力、強(qiáng)自適應(yīng)性、低價(jià)格性能比等

特點(diǎn)。

傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少

的信息采集手段，也是采用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要

方法，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益、科學(xué)研究與生產(chǎn)技術(shù)的水平有著舉

足輕重的作用。傳感器技術(shù)水平高低不但直接影響信息技術(shù)

水平，而且還影響信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。目前，傳感器技

術(shù)已滲透到科學(xué)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科

學(xué)研究及改善人民生活等方面，起著越來越重要的作用。

2.RFID技術(shù)

RFID是射頻識(shí)別(RadioFrequencyIdentification)

的英文縮寫，是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技

術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞

并通過所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別。RFID既可以看做是一種

設(shè)備標(biāo)識(shí)技術(shù)，也可以歸類為短距離傳輸技術(shù)。

RFID是一種能夠讓物品“開口說話”的技術(shù)，也是物聯(lián)

網(wǎng)感知層的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽

中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過有線或無線的方式

把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品(商品)的識(shí)別,

進(jìn)而通過開放式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)

物品的“透明”管理。

RFID系統(tǒng)主要由三部分組成：電子標(biāo)簽（Tag）、讀寫

器（Reader）和天線（Antenna）。其中，電子標(biāo)簽芯片具

有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，用于存儲(chǔ)待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)信息；讀寫器是

將約定格式的待識(shí)別物品的標(biāo)識(shí)信息寫入電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)

區(qū)中（寫入功能），或在讀寫器的閱讀范圍內(nèi)以無接觸的方

式將電子標(biāo)簽內(nèi)保存的信息讀取出來（讀出功能）；天線用

于發(fā)射和接收射頻信號(hào)，往往內(nèi)置在電子標(biāo)簽和讀寫器中。

RFID技術(shù)的工作原理是：電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器產(chǎn)生的磁

場(chǎng)后，讀寫器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量

發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），

或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）；讀

寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處

理。

由于RFID具有無需接觸、自動(dòng)化程度高、耐用可靠、

識(shí)別速度快、適應(yīng)各種工作環(huán)境、可實(shí)現(xiàn)高速和多標(biāo)簽同時(shí)

識(shí)別等優(yōu)勢(shì)，因此可用于廣泛的領(lǐng)域，如物流和供應(yīng)鏈管理、

門禁安防系統(tǒng)、道路自動(dòng)收費(fèi)、航空行李處理、文檔追蹤/

圖書館管理、電子支付、生產(chǎn)制造和裝配、物品監(jiān)視、汽車

監(jiān)控、動(dòng)物身份標(biāo)識(shí)等。以簡(jiǎn)單RF1D系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合已

有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個(gè)由大

量聯(lián)網(wǎng)的讀寫器和無數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的，比Internet更

為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

3.二維碼技術(shù)

二維碼(2-dimensionalbarcode)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知

層實(shí)現(xiàn)過程中最基本和關(guān)鍵的技術(shù)之一。二維碼也叫二維條

碼或二維條形碼，是用某種特定的幾何形體按一定規(guī)律在平

面上分布(黑白相間)的圖形來記錄信息的應(yīng)用技術(shù)。從技

術(shù)原理來看，二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)

部邏輯基礎(chǔ)的“0”和“1”比特流的概念，使用若干與二進(jìn)

制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來表示數(shù)值信息，并通過圖像輸入設(shè)備

或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)處理。

與一維條形碼相比二維碼有著明顯的優(yōu)勢(shì)，歸納起來主

要有以下幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)容量更大，二維碼能夠在橫向和縱

向兩個(gè)方位同時(shí)表達(dá)信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達(dá)大量

的信息、；超越了字母數(shù)字的限制；條形碼相對(duì)尺寸??；具有

抗損毀能力。止匕外，二維碼還可以引入保密措施，其保密性

較一維碼要強(qiáng)很多。二維碼可分為堆疊式/行排式二維碼和

矩陣式二維碼。其中，堆疊式/行排式二維碼形態(tài)上是由多

行短截的一維碼堆疊而成；矩陣式二維碼以矩陣的形式組

成，在矩I陣相應(yīng)元素位置上用“點(diǎn)”表示二進(jìn)制“1”，用

“空”表示二進(jìn)制“0”，并由“點(diǎn)”和“空”的排列組成

代碼。

二維碼具有條碼技術(shù)的一些共性：每種碼制有其特定的

字符集；每個(gè)字符占有一定的寬度；具有一定的校驗(yàn)功能等。

二維碼的特點(diǎn)歸納如下:

(1)高密度編碼，信息容量大：可容納多達(dá)1850個(gè)大

寫字母或2710個(gè)數(shù)字或1108個(gè)字節(jié)或500多個(gè)漢字，比普

通條碼信息容量約高幾十倍；

(2)編碼范圍廣：二維碼可以把圖片、聲音、文字、

簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息進(jìn)行編碼，并用條碼表示；

(3)容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能：二維碼因穿孔、污

損等引起局部損壞時(shí)，甚至損壞面積達(dá)50%時(shí)，仍可以正確

得到識(shí)讀；

(4)譯碼可靠性高：比普通條碼譯碼錯(cuò)誤率百萬分之

二要低得多，誤碼率不超過千萬分之一；

(5)可引入加密措施：保密性、防偽性好；

(6)成本低，易制作，持久耐用；

(7)條碼符號(hào)形狀、尺寸大小比例可變；

(8)二維碼可以使用激光或CCD攝像設(shè)備識(shí)讀，十分

方便。

與RFID相比，二維碼最大的優(yōu)勢(shì)在于成本較低，一條

二維碼的成木僅為幾分錢，而RFID標(biāo)簽因其芯片成木較高,

制造工藝復(fù)雜，價(jià)格較高。對(duì)這兩種標(biāo)

4.ZigBee

ZigBee是一種短距離、低功耗的無線傳輸技術(shù)，是一種

介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)，它是IEEE協(xié)議的代

名詞。ZigBee的名字于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方

式，即蜜蜂靠飛翔和“嗡嗡”(Zig)地抖動(dòng)翅膀與同伴傳

遞新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息，也就是說蜜

蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。ZigBee采用

分組交換和跳頻技術(shù)，并且口"吏用3個(gè)頻段，分別是的公

共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國(guó)的915MHz頻段。

ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各

種電子設(shè)備之間。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡(jiǎn)單、速率更慢、

功率及費(fèi)用也更低。同時(shí)，由于ZigBee技術(shù)的低速率和通

信范圍較小的特點(diǎn)，也決定了ZigBee技術(shù)只適合于承載數(shù)

據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)。

ZigBee技術(shù)主要包括以下特點(diǎn)：

(1)數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10~250kbit/s,專注于低

傳輸應(yīng)用；

(2)低功耗。ZigBee設(shè)備只有激活和睡眠兩種狀態(tài),

而且ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通信循環(huán)次數(shù)非常少，工作周期很短，

所以一般來說兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月以上；

(3)成木低。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低,協(xié)議簡(jiǎn)單,

所以大大降低了成本；

(4)網(wǎng)絡(luò)容量大。ZigBee支持星形、簇形和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

結(jié)構(gòu)，每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備，也就是說

每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺(tái)設(shè)備相連接；

（5）有效范圍小。有效傳輸距離10?75m,具體依據(jù)實(shí)

際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠

覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境；

（6）工作頻段靈活。使用的頻段分別為、868MHz（歐

洲）及915MHz（美國(guó)）,均為免執(zhí)照頻段;

（7）可靠性高。采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固

定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)

爭(zhēng)和沖突；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在

整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保

證了信息傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

（8）時(shí)延短。ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，

通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短；

（9）安全性高。ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒定

功能，采用AES-128加密算法，同時(shí)根據(jù)具體應(yīng)用可以靈活

確定其安全屬性。

由于ZigBee技術(shù)具有成本低、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，可以

嵌入各種設(shè)備，在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。其目標(biāo)市場(chǎng)主要

有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿）、消費(fèi)類電子設(shè)備

（電視機(jī)、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智

能控制（照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等）、玩具（電子寵物）、

醫(yī)護(hù)（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動(dòng)控

制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。

5.藍(lán)牙

藍(lán)牙(Bluetooth)是一種無線數(shù)據(jù)與話音通信的開放

性全球規(guī)范，和ZigBee一樣，也是一種短距離的無線傳輸

技術(shù)。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備之間的通信環(huán)境

建立通用的短距離無線接口，將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一

步結(jié)合起來，是各種設(shè)備在無電線或電纜相互連接的情況

下，能在短距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作的一種技術(shù)。

藍(lán)牙采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時(shí)分多址

(TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)等先進(jìn)技術(shù)，

支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。其傳輸頻段為全球公共通用的

頻段，能提供IMbit/s的傳輸速率和10m的傳輸距離,并采

用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。

藍(lán)牙除具有和ZigBee一樣，可以全球范圍適用、功耗

低、成本低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)外，還有許多它自己的特

八占、、??

(1)同時(shí)可傳輸話音和數(shù)據(jù)。藍(lán)牙采用電路交換和分

組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路話音信道以及異步數(shù)

據(jù)與同步話音同時(shí)傳輸?shù)男诺溃?/p>

(2)可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接(AdhocConnection)；

(3)開放的接口標(biāo)準(zhǔn)。為了推廣藍(lán)牙技術(shù)的使用，藍(lán)

牙技術(shù)聯(lián)盟(BluetoothSIG)將藍(lán)牙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)全部公開,

全世界范圍內(nèi)的任何單位和個(gè)人都可以進(jìn)行藍(lán)牙產(chǎn)品的開

發(fā)，只要最終通過BluetoothSIG的藍(lán)牙產(chǎn)品兼容性測(cè)試,

就可以推向市場(chǎng)。

藍(lán)牙作為一種電纜替代技術(shù)，主要有以下3類應(yīng)用：話

音/數(shù)據(jù)接入、外圍設(shè)備互連和個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）。在物聯(lián)

網(wǎng)的感知層，主要是用于數(shù)據(jù)接入。藍(lán)牙技術(shù)有效地簡(jiǎn)化移

動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特

網(wǎng)之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通

信拓寬了道路。ZigBee和藍(lán)牙是物聯(lián)網(wǎng)感知層典型的短距離

傳輸技術(shù)。

由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是建立在Internet和移動(dòng)通信網(wǎng)等

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，除具有目前已經(jīng)比較成熟的如遠(yuǎn)距離有

線、無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)外，為實(shí)現(xiàn)“物物相連”的需

求，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將綜合使用IPv6、2G/3G.Wi-Fi等通信

技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有線與無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)

與通信網(wǎng)的結(jié)合。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技

術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。感知數(shù)據(jù)管理

與處理技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析、挖掘、理

解以及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的技術(shù)。

三、小結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的信息產(chǎn)

業(yè)新方向。本文簡(jiǎn)單介紹了物聯(lián)網(wǎng)感知層的幾種常見技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊，在不久的將來可能會(huì)大規(guī)模普

及，像如今的互聯(lián)網(wǎng)一樣變成人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧?/p>

篇三：物聯(lián)網(wǎng)感知層及其測(cè)試技術(shù)的研究

物聯(lián)網(wǎng)感知層及其測(cè)試技術(shù)的研究

戴超夏駱輝張炎

20XX-2-2714:10:05：《現(xiàn)代電信科技》20XX年第

09期

摘要：作為物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，物聯(lián)網(wǎng)感知層實(shí)現(xiàn)了智

能信息采集與環(huán)境識(shí)別功能，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

此外，感知層設(shè)備種類多樣、應(yīng)用環(huán)境各異、部署數(shù)量巨大,

給測(cè)試技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。因此，開展對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層及

其測(cè)試技術(shù)的研究，可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，提升我

國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，感知層，檢測(cè)

物聯(lián)網(wǎng)通過感知層采集物理世界中發(fā)生的物理事件和

數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)層將感知到的信息進(jìn)行無障礙、高可靠性、

高安全性地傳送，并通過應(yīng)用層支持跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系

統(tǒng)間的信息協(xié)同、共享和互通，有效的實(shí)現(xiàn)了物物相連。

當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展如火如荼，各種應(yīng)用場(chǎng)景的共性架構(gòu)

和個(gè)性需求的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)得到了廣泛開展，但是

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備測(cè)試的研究，尤其是感知層設(shè)備測(cè)試的研

究，還有待進(jìn)一步開展。本文將基于感知層設(shè)備測(cè)試技術(shù)展

開研究，在討論感知層的概況和測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出未

來感知層測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和建議。

1感知層概述

感知層的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的采集、識(shí)別和控制。

感知層從設(shè)備功能上又可以分為感知設(shè)備子層和通信設(shè)備

子層。感知設(shè)備子層通過傳感器、RF1D讀

寫器、攝像頭、GPS等模塊實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、風(fēng)向、標(biāo)

簽、道路擁塞等信息的感知和獲取。感知設(shè)備子層主要涉及

傳感器、條形碼、RFID、音視頻編解碼、GPS等技術(shù)。通信

設(shè)備子層通過、3G、RF等無線模塊或xDSL、FTTX等有線模

塊實(shí)現(xiàn)信息的采集和傳輸。通信設(shè)備子層主要涉及Zig,Bee.

GSM/TD-SCDMA等技術(shù)。

由于通信設(shè)備子層使用的技術(shù)都基于現(xiàn)有成熟的通信

網(wǎng)絡(luò)，在本文中將不做進(jìn)一步的介紹。下面重點(diǎn)介紹幾種感

知設(shè)備子層的技術(shù)。

傳感器

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)感知層的主要信息感知設(shè)備，種類眾

多，常見的有溫度、壓力、濕度、光電、霍爾磁性傳感器等。

溫度傳感器基于物質(zhì)的各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律，把

溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。壓力傳感器在受到外部壓力時(shí)會(huì)產(chǎn)

生一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形或位移，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電特性的改

變，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)。濕度傳感器主要包括電阻式和電容

式兩個(gè)類別。電阻式濕度傳感器也成為濕敏電阻，利用氯化

鋰、碳、陶瓷等材料的電阻率的濕度敏感性來探測(cè)濕度。電

容式濕度傳感器也稱為濕敏電容，利用材料的介電系數(shù)的濕

度敏感性來探測(cè)濕度。光傳感器可以分為光敏電阻以及光電

傳感器兩個(gè)大類G光敏電阻主要利用各種材料的電阻率的光

敏感性來進(jìn)行光探測(cè)。光電傳感器主要包括光敏二極管和光

敏三極管，這兩種器件都是利用半導(dǎo)體器件對(duì)光照的敏感

性?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)制成的一種磁性傳感器。霍

爾傳感器結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)，能夠間接測(cè)量電流、振動(dòng)、位移、

速度、加速度、轉(zhuǎn)速等等，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

條形碼

條形碼是一種信息的圖形化表示方法，可以把信息制作

成條形碼，然后用相應(yīng)的掃描設(shè)備把其中的信息輸入到計(jì)算

機(jī)中。二維條形碼是在二維空間水平和豎直方向存儲(chǔ)信息的

條形碼。它的優(yōu)點(diǎn)是信息容量大，譯碼可靠性高，糾錯(cuò)能力

強(qiáng)，制作成本低，保密與防偽性能好。作為一種比較廉價(jià)實(shí)

用的技術(shù)，條形碼在今后一段時(shí)間內(nèi)還會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)行

業(yè)中得到應(yīng)用。

RFID

射頻識(shí)別作為物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)志性的感知設(shè)備之一，俗稱電子

標(biāo)簽。RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，主要

用來為各種物品建立唯一的身份標(biāo)識(shí)，是物聯(lián)網(wǎng)的重要支持

技術(shù)。RFID的系統(tǒng)組成包括：電子標(biāo)