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淺談物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)
作者:RFID世界網(wǎng) 收編
來源:中關(guān)村在線 歡迎發(fā)表評論0 字號:
日期:2011-06-03 09:46:01
摘要:從現(xiàn)在階段來看,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸就在感知層。國際電信聯(lián)盟(ITU)將射頻技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)列為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)1999年由MIT提出。2005年11月國際電信聯(lián)盟ITU發(fā)布了《國際電信聯(lián)盟互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,開始聚焦這個詞。它是指:把任何物品通過信息傳感設(shè)備(如RFID)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進(jìn)行信息交換和通信,可實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
物聯(lián)網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要包括三大部分:首先是感知層,承擔(dān)信息的采集,可以應(yīng)用的技術(shù)包括智能卡、RFID電子標(biāo)簽、識別碼、傳感器等;其次是網(wǎng)絡(luò)層,承擔(dān)信息的傳輸,借用現(xiàn)有的無線網(wǎng)、移動網(wǎng)、固聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)等即可實現(xiàn);第三是應(yīng)用層,實現(xiàn)物與物之間,人與物之間的識別與感知,發(fā)揮智能作用。
具體的核心,是感知層中的技術(shù),從現(xiàn)在階段來看,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸就在感知層。國際電信聯(lián)盟(ITU)將射頻技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)列為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。
射頻識別(radio frequency identification,RFID)
射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種非接觸式自動識別技術(shù),該技術(shù)的商用促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。它通過射頻信號等一些先進(jìn)手段自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),有利于人們在不同狀態(tài)下對各類物體進(jìn)行識別與管理。
射頻識別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽和閱讀器組成。電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的標(biāo)識物體信息的電子數(shù)據(jù),是未來幾年代替條形碼走進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)時代的關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)具有一定的優(yōu)勢:能夠輕易嵌入或附著,并對所附著的物體進(jìn)行追蹤定位;讀取距離更遠(yuǎn),存取數(shù)據(jù)時間更短;標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存取有密碼保護(hù),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(biāo)簽應(yīng)用最為常見。短距離應(yīng)用方面通常采用13.56MHz HF頻段;而900MHz頻段多用于遠(yuǎn)距離識別,如車輛管理、產(chǎn)品防偽等領(lǐng)域。閱讀器與電子標(biāo)簽可按通信協(xié)議互傳信息,即閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令,電子標(biāo)簽根據(jù)命令將內(nèi)存的標(biāo)識性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。
RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合,可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。但其技術(shù)發(fā)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(shù)的發(fā)展。
傳感器技術(shù)
傳感技術(shù)同計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱。傳感技術(shù)主要研究關(guān)于從自然信源獲取信息,并對之進(jìn)行處理(變換)和識別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。傳感技術(shù)的核心即傳感器,它是負(fù)責(zé)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中物、物與人信息交互的必要組成部分。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大部分應(yīng)用集中在簡單、低復(fù)雜度的信息獲取上,只能獲取和處理物理世界的標(biāo)量信息,然而這些標(biāo)量信息無法刻畫豐富多彩的物理世界,難以實現(xiàn)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(biāo)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(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。作為一種全新的信息獲取和處理技術(shù),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(wǎng)絡(luò)多樣化應(yīng)用的需求。
智能嵌入技術(shù)
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),并且軟硬件可裁剪,適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成,用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。
目前,大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還處于單獨(dú)應(yīng)用的階段,以控制器(MCU)為核心,與一些監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備配合實現(xiàn)一定的功能。Internet現(xiàn)已成為社會重要的基礎(chǔ)信息設(shè)施之一,是信息流通的重要渠道,如果嵌入式系統(tǒng)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。
物聯(lián)網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,主要包括三大部分:首先是感知層,承擔(dān)信息的采集,可以應(yīng)用的技術(shù)包括智能卡、RFID電子標(biāo)簽、識別碼、傳感器等;其次是網(wǎng)絡(luò)層,承擔(dān)信息的傳輸,借用現(xiàn)有的無線網(wǎng)、移動網(wǎng)、固聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)等即可實現(xiàn);第三是應(yīng)用層,實現(xiàn)物與物之間,人與物之間的識別與感知,發(fā)揮智能作用。
具體的核心,是感知層中的技術(shù),從現(xiàn)在階段來看,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸就在感知層。國際電信聯(lián)盟(ITU)將射頻技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)列為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。
射頻識別(radio frequency identification,RFID)
射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種非接觸式自動識別技術(shù),該技術(shù)的商用促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。它通過射頻信號等一些先進(jìn)手段自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),有利于人們在不同狀態(tài)下對各類物體進(jìn)行識別與管理。
射頻識別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽和閱讀器組成。電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的標(biāo)識物體信息的電子數(shù)據(jù),是未來幾年代替條形碼走進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)時代的關(guān)鍵技術(shù)之一。該技術(shù)具有一定的優(yōu)勢:能夠輕易嵌入或附著,并對所附著的物體進(jìn)行追蹤定位;讀取距離更遠(yuǎn),存取數(shù)據(jù)時間更短;標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存取有密碼保護(hù),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(biāo)簽應(yīng)用最為常見。短距離應(yīng)用方面通常采用13.56MHz HF頻段;而900MHz頻段多用于遠(yuǎn)距離識別,如車輛管理、產(chǎn)品防偽等領(lǐng)域。閱讀器與電子標(biāo)簽可按通信協(xié)議互傳信息,即閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令,電子標(biāo)簽根據(jù)命令將內(nèi)存的標(biāo)識性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。
RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合,可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。但其技術(shù)發(fā)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(shù)的發(fā)展。
傳感器技術(shù)
傳感技術(shù)同計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱。傳感技術(shù)主要研究關(guān)于從自然信源獲取信息,并對之進(jìn)行處理(變換)和識別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。傳感技術(shù)的核心即傳感器,它是負(fù)責(zé)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中物、物與人信息交互的必要組成部分。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大部分應(yīng)用集中在簡單、低復(fù)雜度的信息獲取上,只能獲取和處理物理世界的標(biāo)量信息,然而這些標(biāo)量信息無法刻畫豐富多彩的物理世界,難以實現(xiàn)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(biāo)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(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。作為一種全新的信息獲取和處理技術(shù),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(wǎng)絡(luò)多樣化應(yīng)用的需求。
智能嵌入技術(shù)
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心,以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),并且軟硬件可裁剪,適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成,用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。
目前,大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還處于單獨(dú)應(yīng)用的階段,以控制器(MCU)為核心,與一些監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備配合實現(xiàn)一定的功能。Internet現(xiàn)已成為社會重要的基礎(chǔ)信息設(shè)施之一,是信息流通的重要渠道,如果嵌入式系統(tǒng)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。