物联网发展的瓶颈：感知层的关键技术

物联网发展的瓶颈：感知层的关键技术供稿:5K网（http://www.5lian.c）/物联网（InternetofThings）1999年由MIT提出。2005年11月国际电信联盟ITU发布了《国际电信联盟互联网报告2005:物联网》，开始聚焦这个词。它是指：把任何物品通过信息传感设备（如RFID）与互联网连接起来，进行信息交换和通信，可实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网本身的结构复杂，主要包括三大部分:首先是感知层，承担信息的采集，可以应用的技术包括智能卡、RFID电子标签、识别码、传感器等；其次是网络层，承担信息的传输，借用现有的无线网、移动网、固联网、互联网、广电网等即可实现；第三是应用层，实现物与物之间，人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。具体的核心，是感知层中的技术，从现在阶段来看物联网发展的瓶颈就在感知层。国际电信联盟（ITU）将传感器技术、射频技术（RFID）、微机电系统（MEMS）、智能嵌入技术列为物联网关键技术。1、传感器技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的"大脑"，把通信系统看成传递信息的"神经系统"的话，那么传感器就是"感觉器官"。传感技术主要研究关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）、信息处理和识别的规划设计、开发、制/建造、测试、应用及评价改进等活动。传感技术的核心即传感器，它是负责实现物联网中物、物与人信息交互的必要组成部分。获取信息靠各类传感器，它们有各种物理量、化学量或生物量的传感器。按照信息论的凸性定理，传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统的构造第一个关键。信息处理包括信号的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分类。它利用被识别(或诊断)对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。因此，传感技术是遵循信息论和系统论的。它包含了众多的高新技术、被众多的产业广泛采用。它也是现代科学技术发展的基础条件，应该受到足够地重视。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。2、射频识别(radiofrequencyidentification，RFID)技术射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术，该技术的商用促进了物联网的发展。它通过射频信号等一些先进手段自动识别目标对象并获取相关数据，有利于人们在不同状态下对各类物体进行识别与管理。射频识别系统通常由电子标签和阅读器组成。电子标签内存有一定格式的标识物体信息的电子数据，是未来几年代替条形码走进物联网时代的关键技术之一。该技术具有一定的优势：能够轻易嵌入或附着，并对所附着的物体进行追踪定位读取距离更远，存取数据时间更短；标签的数据存取有密码保护，安全性更高。RFID目前有很多频段，集中在13.56MHz频段和900MHz频段的无源射频识别标签应用最为常见。短距离应用方面通常采用13.56MHzHF频段；而900MHz频段多用于远距离识别，如车辆管理、产品防伪等领域。阅读器与电子标签可按通信协议互传信息，即阅读器向电子标签发送命令，电子标签根据命令将内存的标识性数据回传给阅读器。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。但其技术发展过程中也遇到了一些问题主要是芯片成本其他的如FRID反碰撞防冲突、RFID天线研究、工作频率的选择及安全隐私等问题，都一定程度上制约了该技术的发展。3、 微机电系统（MEMS）微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems，简称MEMS）是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术近几年的飞速发展，为传感器节点的智能化、小型化、功率的不断降低制造了成熟的条件，目前已经在全球形成百亿美元规模的庞大市场。近年更是出现了集成度更高的纳米机电系统（Nano-ElectromechanicalSystem，简称NEMS）。具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适合大批量生产等特点。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。4、 智能嵌入技术嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。目前，大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段，以控制器（MCU）为核心，与一些监测、伺服、指示设备配合实