淺談什么是物聯網感知層中的關鍵技術
物聯網(Internet of Things)1999年由MIT提出。2005年11月國際電信聯盟ITU發布了《國際電信聯盟互聯網報告2005:物聯網》,開始聚焦這個詞。它是指:把任何物品通過信息傳感設備(如RFID)與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,可實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。
物聯網本身的結構復雜,主要包括三大部分:首先是感知層,承擔信息的采集,可以應用的技術包括智能卡、RFID電子標簽、識別碼、傳感器等;其次是網絡層,承擔信息的傳輸,借用現有的無線網、移動網、固聯網、互聯網、廣電網等即可實現;第三是應用層,實現物與物之間,人與物之間的識別與感知,發揮智能作用。
具體的核心,是感知層中的技術,從現在階段來看,物聯網發展的瓶頸就在感知層。國際電信聯盟(ITU)將射頻技術(RFID)、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術列為物聯網關鍵技術。
射頻識別(radio frequency identification,RFID)
射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種非接觸式自動識別技術,該技術的商用促進了物聯網的發展。它通過射頻信號等一些先進手段自動識別目標對象并獲取相關數據,有利于人們在不同狀態下對各類物體進行識別與管理。
射頻識別系統通常由電子標簽和閱讀器組成。電子標簽內存有一定格式的標識物體信息的電子數據,是未來幾年代替條形碼走進物聯網時代的關鍵技術之一。該技術具有一定的優勢:能夠輕易嵌入或附著,并對所附著的物體進行追蹤定位;讀取距離更遠,存取數據時間更短;標簽的數據存取有密碼保護,安全性更高。RFID目前有很多頻段,集中在13.56MHz頻段和900MHz頻段的無源射頻識別標簽應用最為常見。短距離應用方面通常采用13.56MHz HF頻段;而900MHz頻段多用于遠距離識別,如車輛管理、產品防偽等領域。閱讀器與電子標簽可按通信協議互傳信息,即閱讀器向電子標簽發送命令,電子標簽根據命令將內存的標識性數據回傳給閱讀器。
RFID技術與互聯網、通訊等技術相結合,可實現全球范圍內物品跟蹤與信息共享。但其技術發展過程中也遇到了一些問題,主要是芯片成本,其他的如FRID反碰撞防沖突、RFID天線研究、工作頻率的選擇及安全隱私等問題,都一定程度上制約了該技術的發展。
傳感器技術
傳感技術同計算機技術與通信技術一起被稱為信息技術的三大支柱。傳感技術主要研究關于從自然信源獲取信息,并對之進行處理(變換)和識別的一門多學科交叉的[FS:PAGE]現代科學與工程技術。傳感技術的核心即傳感器,它是負責實現物聯網中物、物與人信息交互的必要組成部分。目前無線傳感器網絡的大部分應用集中在簡單、低復雜度的信息獲取上,只能獲取和處理物理世界的標量信息,然而這些標量信息無法刻畫豐富多彩的物理世界,難以實現真正意義上的人與物理世界的溝通。為了克服這一缺陷,既能獲取標量信息,又能獲取視頻、音頻和圖像等矢量信息的無線多媒體傳感器網絡應運而生。作為一種全新的信息獲取和處理技術,利用壓縮、識別、融合和重建等多種方法來處理信息,以滿足無線多媒體傳感器網絡多樣化應用的需求。
智能嵌入技術
嵌入式系統是以應用為中心,以計算機技術為基礎,并且軟硬件可裁剪,適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成,用于實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。
目前,大多數嵌入式系統還處于單獨應用的階段,以控制器(MCU)為核心,與一些監測、伺服、指示設備配合實現一定的功能。Internet現已成為社會重要的基礎信息設施之一,是信息流通的重要渠道,如果嵌入式系統能夠連接到Internet上面,則可以方便、低廉地將信息傳送到幾乎世界上的任何一個地方。
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