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第 1 章 物联网的基础知识 1

1.1 物联网入门……2

1.1.1 物联网……2

1.1.2 物联网的相关动向……2

1.2 物联网所实现的世界……3

1.2.1 “泛在网络”社会……3

1.2.2 “物”的互联网连接……4

1.2.3 机器对机器通信所实现的事……5

1.2.4 物联网实现的世界……6

蓬勃发展的标准化活动……8

1.3 实现物联网的技术要素……9

1.3.1 设备……9

1.3.2 传感器……13

1.3.3 网络……15

1.3.4 物联网服务……17

1.3.5 数据分析……20

第 2 章 物联网的架构 23

2.1 物联网的整体结构……24

2.1.1 整体结构……24

2.1.2 网关……25

2.1.3 服务器的结构……27

2.2 采集数据……28VIII

目 录

2.3 接收数据……30

2.3.1 数据接收服务器的作用……30

2.3.2 HTTP 协议……30

REST API……31

2.3.3 WebSocket……32

2.3.4 MQTT……33

2.3.5 数据格式……40

图像、语音、视频数据的处理……43

2.4 处理数据……44

2.4.1 处理服务器的作用……44

2.4.2 批处理……44

2.4.3 流处理……47

2.5 存储数据……49

2.5.1 数据库的作用……49

2.5.2 数据库的种类和特征……50

2.6 控制设备……54

2.6.1 发送服务器的作用……54

2.6.2 使用 HTTP 发送数据……54

2.6.3 使用 WebSocket 发送数据……55

2.6.4 使用 MQTT 发送数据……55

事例：面向植物工厂的环境控制系统……56

第 3 章 物联网设备……59

3.1 设备——通向现实世界的接口……60

3.1.1 为什么要学习设备的相关知识……60

3.1.2 连通性带来的变化……60

3.2 物联网设备的结构……63

3.2.1 基本结构……63

3.2.2 微控制器主板的类型和选择方法……68

开源硬件的兴起……80目 录

IX

3.3 连接“云”与现实世界……80

3.3.1 与全球网络相连接……80

3.3.2 与网关设备的通信方式……81

3.3.3 有线连接……82

3.3.4 无线连接……84

3.3.5 获得电波认证……89

3.4 采集现实世界的信息……89

3.4.1 传感器是什么……89

3.4.2 传感器的机制……90

3.4.3 传感器的利用过程……94

3.4.4 放大传感器的信号……95

3.4.5 把模拟信号转换成数字信号……96

3.4.6 传感器的校准……98

3.4.7 如何选择传感器……100

3.5 反馈给现实世界……103

3.5.1 使用输出设备时的重要事项……103

3.5.2 驱动的作用……104

3.5.3 制作正确的电源……107

3.5.4 把数字信号转换成模拟信号……108

3.6 硬件原型设计……110

3.6.1 原型设计的重要性……110

3.6.2 硬件原型设计的注意事项……111

3.6.3 硬件原型设计的工具……114

挑战制作电路板！……115

3.6.4 原型制作结束之后……116

第 4 章 先进的感测技术……119

4.1 逐步扩张的传感器世界……120

4.2 先进的感测设备……120X

目 录

4.2.1 RGB-D 传感器……122

4.2.2 自然用户界面……129

4.3 先进的感测系统……132

4.3.1 卫星定位系统……133

4.3.2 准天顶卫星……144

4.3.3 IMES……145

4.3.4 使用了 Wi-Fi 的定位技术……147

4.3.5 Beacon……150

4.3.6 位置信息和物联网的关系……152

第 5 章 物联网服务的系统开发……153

5.1 物联网和系统开发……154

5.1.1 物联网系统开发的问题……154

5.1.2 物联网系统开发的特征……155

5.2 物联网系统开发的流程……157

5.2.1 验证假设阶段……158

5.2.2 系统开发阶段……159

5.2.3 维护应用阶段……159

收益共享……160

5.3 物联网服务的系统开发案例……161

5.3.1 楼层环境监控系统……161

5.3.2 节能监控系统……164

5.4 物联网服务开发的重点……166

5.4.1 设备……167

5.4.2 处理方式设计……175

5.4.3 网络……183

5.4.4 安全性……185

5.4.5 应用与维护……192

5.5 面向物联网服务的系统开发……195目 录

XI

第 6 章 物联网与数据分析……197

6.1 传感器数据与分析……198

6.2 可视化……200

6.3 高级分析……207

6.3.1 高级分析的基础……207

机器学习和数据挖掘……216

6.3.2 用分析算法来发现和预测……216

6.3.3 预测……217

6.4 分析所需要的要素……221

6.4.1 数据分析的基础架构……221

6.4.2 CEP……224

6.4.3 Jubatus……225

分析的难度……227

第 7 章 物联网与可穿戴设备……229

7.1 可穿戴设备的基础……230

7.1.1 物联网和可穿戴设备的关系……230

7.1.2 可穿戴设备市场……233

7.1.3 可穿戴设备的特征……237

7.2 可穿戴设备的种类……239

7.2.1 可穿戴设备的分类……239

7.2.2 眼镜型……243

7.2.3 手表型……248

7.2.4 饰品型……250

7.2.5 按照目的来选择……253

7.3 可穿戴设备的应用……261

7.3.1 可穿戴设备的方便之处……261

7.3.2 消费者应用情景……262XII

目 录

7.3.3 用于企业领域……265

硬件开发的近期动向……268

第 8 章 物联网与机器人……271

8.1 由设备到机器人……272

8.1.1 机器人——设备的延续……272

8.1.2 机器人的实用范围正在扩大……273

8.1.3 构建机器人系统的关键……274

8.2 利用机器人专用中间件……275

8.2.1 机器人专用中间件的作用……275

8.2.2 RT 中间件……276

8.2.3 ROS……278

8.3 连接到云端的机器人……280

8.3.1 云机器人……280

8.3.2 UNR-PF……281

8.3.3 RoboEarth……284

8.4 物联网和机器人的未来……287

后记……289

参考文献……291

作者……296

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