物联网课程笔记

物联网通用四层结构
感知控制层
数据传输层
数据的动态组织与管理层
应用决策层

1、“三网融合”又叫“三网合一”（即FDDX），意指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。
2、EPC (Electronic Product Code ) 电子产品编码，每一个产品提供唯一的电子标识符，通过射频识别技术实现数据的自动标识和采集
3、信息物理系统（CPS,Cyber-Physical Systems）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C （Computation、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计
4、M2M，广义上包括Machine-to-Machine、Man-to Machine以及Machine-to-Man。它是指是人与各种远程设备之间的无线数据通信。狭义上的M2M是Machine-to-Machine的简称，指一方或双方是机器且机器通过程序控制，能自动完成整个通信过程的通信形
5、自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照预定的程序运行。
6、反馈——把取出输出量送回到输入端，并与输入信号相比较产生偏差信号的过程，称为反馈。分为负反馈和正反馈。
反馈控制——就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，而且，由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合过程，因此反馈控制也称闭环控制

7、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出/输入关系。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
传感器的动态特性往往可以从时域和频域两个方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析
8、传感器的通用原理
 由于从物理变量获得的信号通常是模拟形式的，所以传统的传感器包括两种类型的处理技术，即模拟信号处理技术和数字信号处理技术。
 传感器的输出信号往往很微弱，或波形不适当，或信号形式不适合，不能直接用于工业系统的状态显示和控制。
 信号调理电路：对传感器的输出信号施行一定预处理的装置，使信号适于显示或控制。主要技术：电子技术——运算放大器
9、传感器测量范围的上限值与下限值之差称为量程（span）
10、输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度称为线性度。
11、对于线性传感器，其灵敏度就是它的静态特性的斜率
12、传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。迟滞差值：正反行程的差值。

13、传感器的分类
按被测物理量分类：
    机械量:长度,厚度,位移,速度，重量,风速，流量，力等；
    声：声压；
    磁
    温度
    光
按传感器的工作原理分类：
    物性型传感器，利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应把被测量直接转换为电量的传感器。如：各种压电晶体传感器
    结构型传感器，是以结构（如形状、尺寸）为基础，利用某些物理规律实现把被测量转换为电量。如：电容式传感器
    化学型传感器，是利用化学反应的原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。如：气体传感器。
    生物传感器，是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。如：各种酶传感器
按信号变换特征分类：
    能量转换型传感器，直接由被测对象输入能量使其工作，又称无源传感器，它不起能量转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如光电式、电磁感应式传感器等。
    能量控制型传感器，传感器从被测对象中获取能量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。如：电阻式、电感式等
14、电阻应变传感器是目前应用最广泛的传感器之一。
它的原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，通过电阻应变片将应变转换为电阻变化。所谓的电阻应变就是当由金属丝、箔、薄膜制成的电阻应变片在外界应力作用下其电阻值会发生变化。当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件的变形会引起敏感元件的电阻值变化，通过转换电路转变成电量输出，电量值的大小反映了被测物理量的大小，应变电阻器可用来测量位移、加速度、力、力矩、等物理量
15、电感式传感器是利用线圈自感或互感系数的变化来实现非电量电测的一种装置，能对位移、压力、振动、应变、流量等参数进行测量。根据感知原理可分为自感式、互感式和电涡流式等
16、电容式传感器以各种类型的电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化，再由转换电路(测量电路)转换为电压、电流或频率，以达到检测的目的。常见的电容传感器的应用有电容式位移传感器、电容式指纹传感器等
17、常见的还有温度传感器、湿敏传感器、光电式传感器、光纤传感器、CCD图像传感器、气敏传感器、压力传感器、加速度传感器等

18、物体标识方法
    条形码技术bar code：
        EAN码，欧洲物品条码（European Article Number Bar Code）；
        ISBN码，国际标准书号 ( International Standard Book Number，ISBN )；
        ISSN码，目前主要用于工业产品、商业资料及医院用的保健资料；
        二维条形码，黑白相间的图形记录数据符号信息（NFC最终解密后的秘钥是静态固定的，受加密算法保护，存储在手机加密芯片中，支付无需手机联网）
            QR码为矩阵式二维码
        3D Barcode 又叫三维条码，相对二维条形码来说的，Ta能表示计算机中的所有信息
    RFID技术：是一种非接触式全自动识别技术，利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信。关键设备和核心技术包括标签、读写器、天线以及RFID中间件四部分。标签的工作频率是其重要特点，还有读写器、天线、防碰撞技术（ALOHA防冲突算法，采用了回退机制；二进制数的防冲突算法，基于二进制树，按照递归的方式将冲突的标签集合划分为两个子集，直到集合中只剩下一个标签为止）

19、定位技术
基于卫星导航的定位：利用设备或终端上的GPS定位模块将自己的位置信号发送到定位后台来实现定位
    GPS（Global Position System，全球定位系统）：由空间部分、地面控制部分和用户接收设备三部分构成。基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。
基于参考点的基站定位：利用基站与通信设备之间无线通信和量测技术，计算两者间的距离，并最终确定通信设备位置信息（蜂窝定位中的大部分方法都是采用基站定位实现的）
    蜂窝定位技术：利用移动运营商的移动通信网络，通过手机与多个固定位置收发信机之间的传播信号的特征参数来计算出目标手机的几何位置，同时，结合地理信息系统（Geographic Information System，GIS），为移动用户提供位置查询等服务
    COO（蜂窝小区）定位是一种单基站定位，是通过手机当前连接的蜂窝基站的位置进行定位的
    TOA（Time of Arrival）定位：基于电波传播时间(TOA)的定位是以一种三基站定位方法。该定位方法以电波的传播时间为基础，利用手机与三个基站之间的电波传播时延，通过计算得出手机的位置信息。
室内定位技术：红外室内定位技术、超声波定位、蓝牙定位、射频识别定位、wifi定位

20、 物联网通信技术
有线、无线、近距离、长距离
近距离无线：wifi、蓝牙、ZigBee针对低速率无线个人局域网
长距离无线：卫星、移动通信的蜂窝（4G、5G，微波通信）
有线：双绞线、光纤（由一定光纤按照一定方式组成缆心，外面包有保护层，就是光缆）
以太网：以太网是目前应用最普遍的局域网技术

21、物联网数据处理
大数据、关系型数据库、SQL、非关系型数据库、本地文件系统、
分布式文件系统
    GFS（Google File System）GFS集群由一个主服务器（Master）和大量的块伺服器构成，并被许多客户（Client）访问
    FastDFS，类似Google FS的开源轻量级分布式文件系统
    HDFS，主从结构，将一个文件分割成一个或多个块，这些块被存储在一组数据节点中
22、云计算
    虚拟化，将一个或多个物理服务器虚拟成多个逻辑上的服务器，集中管理，能跨越物理平台不受限制。
    存储虚拟化就是指将存储网络中各个分散且异构的存储设备按照一定的策略映射成一个统一的连续编址的逻辑存储空间，称为虚拟存储池，并将虚拟存储池的访问接口提供给应用系统。
    网络虚拟化是让一个物理网络能够支持多个逻辑网络，虚拟化保留了网络设计中原有的层次结构、数据通道和所能提供的服务，使得最终用户的体验和独享物理网络一样，同时网络虚拟化技术还可以高效的利用网络资源如空间、能源、设备容量等
23、数据预处理
    清洗
    数据集成，将这些数据源中的数据集中存放在一个统一的数据存储（如数据仓库）中
    数据转换指将一种格式的数据转换为另外一种格式的数据，其目的就是为了使数据和将来要建立的模型拟合得更好，形成适合挖掘的形式
24、数据挖掘：聚类、分类、回归
25、数据处理能力提升的两种方式
    单机情况下的纵向扩展
    分布式并行的横向扩展
        MapReduce是一种分布式并行编程框架
            当我们在做大规模数据处理的时候，MapReduce会把非常庞大的数据集切分成很多个小分片，然后为每一个分片单独地启动一个Map任务，最终通过多个Map任务，并行地在多个机器上去处理，从而实现分而治之
    物联网并行处理Spark，基于内存计算的大数据并行计算框架

26、物联网信息安全
    感知层安全包括感知设备物理安全和RFID安全以及传感器安全。
    物理安全机制：
        kill命令机制（是一种从物理上毁坏标签的方法）、
        电磁屏蔽（利用电磁屏蔽原理，把RFID标签置于由金属薄片制成的容器中，无线电信号将被屏蔽，从而是阅读器无法读取标签信息）
        主动干扰，能主动发出无线电干扰信号的设备可以使附近RFID系统的阅读器无法正常工作，从而达到保护隐私的目的
        阻塞标签
        可分离的标签
    逻辑安全机制：
        散列锁定：临时ID、重加密
    传感器网络安全
    移动终端安全
    物联网传输安全：密码学