作者：范茂军
出版社：电子工业出版社
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物联网与传感网工程实践试读：
内容简介
为了给物联网的参与者和初涉信息技术应用的年轻工程师们提供一个较为简单的系统知识结构和专业技术构成的入门类书籍，本书把基本知识和应用实践案例等联系在一起，主要内容包括物联网应用技术，物联网中物体的标记、定位与时间同步，物体信息传输网络与要素控制，物体特征数据的传输与路由，物联网与传感网中故障诊断、容错、修复与安全，无线传感网的设计与测评，传感网与物联网的服务管理与应用等。
本书适用于物联网的参与者和初涉信息技术应用的工程师们，以及对物联网感兴趣的读者，也可作为高等院校物联网工程专业以及电气信息类专业的本科生、研究生教材和教学参考用书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据物联网与传感网工程实践/范茂军主编.—北京：电子工业出版社，2013.3ISBN 978-7-121-19819-9I. ①物… II. ①范… III. ①互联网络－应用 ②智能技术－应用 ③无线网 IV. ①TP393.4 ②TP18 ③TN92中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第048387号策划编辑：李 洁责任编辑：李 洁 齐 岳印 刷：北河市鑫马印装有限公司装 订：北河市鑫马印装有限公司出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路173信箱 邮编 100036开 本：787×980 1/16 印张：18.5 字数：408.8千字印 次：2013年3月第1次印刷印 数：4 000册 定价：48.00元
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物联网是新一代信息技术的重要组成部分，对于许多非专业人员很难用简单的语言表述它是什么样的技术。为了使读者，尤其是初学者，尽快掌握其内涵及在工程中的实现方法，本书从直观的感性知识角度入手，让读者认识到物联网就是物流和电子信息流融为一体的有针对性的服务网络。也可以简单地说，实现这样的信息服务网络主要解决四个问题：人与物、人对人、物对物之间的信息交流，以及各种需求的配送与交换。现有的各种网络技术体系更多地体现了服务和信息交流，这就是现阶段的物联网。
对于学习物联网技术的人们来说，只有了解它的基本原理、系统组成、关键技术、典型案例等问题，才能较全面地掌握其系统知识。为帮助非电子信息类的毕业生、工作不久的工程师及非电子信息类的成熟工程师了解物联网的基本理论和工程实现所涉及的基本技术。本书用了较大篇幅讲解了物联网工程实现中所涉及的基本理论、概念。中间部分介绍了传感网、物联网技术和面对应用的服务等技术。从对象之间的时间、空间关系出发，根据人们对物联网的要求，将人与人、物与物、物与人之间的联络和服务联系在一起。从人们在任何时间、地点的各种需求都能被及时满足的角度出发，将各种需求与现有的技术和网络相结合。从互联网、物流网、远程教学、远程医疗、网上购物、网上交友等信息技术现实的应用等方面，让人们感受到物联网技术已融入到我们的生活之中。
在物联网中，随着新技术的不断加入，工程实现中必须考虑将许多新的软件和硬件更新到应用终端中，以满足用户对服务不断增长的需求。如果站在服务与被服务的角度来看，物联网所涉及的信息技术除了经典的三大关键技术，即信息采集——传感器技术、信息传输——有线无线通信及网络技术、信息处理——计算机与信息处理技术外，更多的是信息处理方面的内容和面向对象的服务。
从技术层面来看，这种服务的网络，面对各种需求引发的信息，其数据量几乎以每年一倍的速度增长。在硬件方面，全球生产的的存储器几乎都用到了这类商业服务之中；在软件方面，随着这种快速增长的需要，各种应用工具和管理软件应运而生。计算机走向了超大存储，大数据提出了云计算，这些都是在物联网概念产生之前就已经孕育出来的。再如应用中的软件问题：大数据处理和服务带来的应用和技术问题；服务中的软硬件结合的问题；大数据存储、分发与路由，分布式存储与信息处理等问题。今天人们常用的分布式处理和嵌入式技术、中间件到“云计算”为解决大数据的处理与信息汇聚提供了技术发展的支持；网络与通信中的有线无线传输，使电信运营商变成物联网的网络层；传感器与信息采集系统，成为传感网和感知层。尤其在感知的概念下，传感器和传感网更成为人们热议的话题。
从服务信息交换过程看，首先要获得对象的相关信息，通过传感器和汇聚结点组成的传感网，将信息传送到公共网络上，再由公共的网络——通信和网络，进行远距离传送、分发、交换，最后将众多的信息传送到信息处理中心——计算机，由计算机进行计算处理，物联网的服务商再将这些信息汇聚、存储、分类、归并，按用户的需要，分发传送给各个用户，为他们提供所需的各种信息服务。服务是物联网的最大特点，人们随时就能直接体会到谷歌、百度、维基解密等网站提供的信息服务，享受到物流公司提供的将在线购买的产品送到客户手中的服务，以及其他可通过网络实现的各种服务。而且，很多服务网站甚至可以跟踪我们的生活习惯，将我们每天上网观看的信息整理汇总、分析，当我们再次输入自己关心的词汇时，网站就会马上提供给我们相关的内容和链接。物联网的应用就在人们身边，并且相关技术还会不断进步与发展。
物联网是电子信息技术的应用，它会为人们提供所需要的数据和信息。利用档案技术建立日志、目录的方法，可以实现对所有信息的建档和检索。利用无线传感网和移动互联网技术实现的物联网信息服务技术，使网络应用从原来的信息资源由网络拥有者提供，变为网络信息资源可由使用者和拥有者共同提供，这就是物联网的技术特点之一。现在，人们只要将需要的服务和内容的关键词输入到搜索引擎中，各种信息就可被检索到。如果需要深度服务，可将它们汇聚一起，再通过后台的服务器及软件，筛选出人们所需要的内容。
随着物联网应用规模的扩大，数据存储、处理与服务必然会遇到大数据问题。大量用户同时使用，必然会出现因数据流量引起的冲突并发等问题。因篇幅限制，本书对此只做了简要的介绍，相关内容可参考更专业的书籍。最常见的数据汇聚方法，就是利用爬虫工具将想搜索的各种信息，通过引擎和对象特征在网上的数据和信息，“爬”到需要的资源数据库中。通过分类、排序为用户及时提供来自各方的信息，并完成数据的汇聚和提炼。
物联网中有关数据创造、连接和更新等问题，如对物体的语音与图像识别等，都是建立在传感和数据处理之上，通过统计与运算的技术方法实现的。物联网应用系统所涉及的技术，多是现有的电子技术，其产品形态就是现有的和正在开发的电子产品。现阶段具有代表性的产品就是智能手机，它就是物联网系统中的多功能终端的一种典型代表。
在物联网工程实践中，初学者能够尽快掌握主要技术是关键。本书编者多是来自教学和工程实践一线的专家、教授和工程师。在他们的精心提炼下，将分散复杂的相关知识归纳成7个章节来向读者介绍。由于各校的教学重点不同，专业目标不同，教师可根据各自的教学计划有选择地进行讲解。
对于学生和初学者来说，可从应用实践案例等入手，从繁杂无序的独立概念中解脱出来，认清物联网是一种应用技术的本质。掌握信息领域中的三大关键技术，在工作中根据各自工作对象的实际情况正确地选择相关的技术和产品，灵活准确地实现各自独特的任务要求，是成为一名具有解决工程问题能力的合格工程师的关键。
本书第1章介绍了互联网和传感网的概念和技术，在2、3章分别介绍了物体定位与标识的方法和物体信息传输网络与要素控制。第4至6章主要介绍了数据生成、传送、分发、故障分析等相关技术，并介绍了无线传感网的设计与测评。第7章介绍了物联网应用的信息服务及管理的问题，并介绍了相关的典型应用案例。在硬件方面，由于涉及内容繁多，本书只对在物联网应用中较独特的部分如定位和标识传感器、二维条码、RFID、MEMS和微传感器等作简单的介绍，对已经广泛使用的多种传感器不再赘述，更多的内容请读者参考传感器类相关书籍。
本书由中国电子科技集团公司第三研究所范茂军研究员担任主编，南京理工大学张丽教授和哈尔滨工业大学刘晓为教授担任副主编。参加编写的还有南京理工大学卜雄珠教授，上海大学付敬奇教授，哈尔滨工程大学孙为民教授，南京邮电大学于梅芳教授，黑龙江大学丁群教授，哈尔滨理工大学施云波教授，总装备部电子元器件合同管理办公室段成丽参谋，中国酒泉卫星发射中心周晓宁高工，中国白城兵器实验中心齐久成高工，工信部电子工业标准化研究院高鹏麟高工，航天科工集团雷垒，北京瑞普光电有限公司李明云总经理，黑龙江联通公司张新忠高工，南京理工大学唐洁博士、新西兰奥克兰大学王勃然博士。特别对为本书出版辛勤工作的电子工业出版社徐静、李洁两位编辑，以及为本书提供相关案例和工程素材的同志，在此一并表示感谢。范茂军2013年3月第1章 物联网应用技术概论1.1 物联网、传感网与互联网基本概述
从哲学角度来观察社会科学和自然科学以及经济和技术发展的关系，我们不难看出：尽管物联网、传感网、互联网具有鲜明的专业技术和应用技术特征，属于自然科学中信息领域研究范畴的问题，但它们的发展和演变遵守着各自的发展道路和共同的发展规律。如果把它们放到社会经济发展的背景下来观察，就很容易发现很多技术和概念，其产生和演变都和特定的历史背景和经济发展有着明显的对应关系。回顾物联网、传感网、互联网这三个名词的产生也具有鲜明的社会发展历史特色，与其他名词和概念一样，脱离不了全球经济与技术发展的历史痕迹。从各自的技术核心和特征来看，物联网从功能上是在互联网、传感网等概念上衍生出来的一种满足人们更多需求的一种应用网络；从电子信息技术角度来说，是计算机、网络与传感器技术及软件的综合技术。它是将各种物品与网络结合在一起，满足人们各种需要的应用技术。其基本的方法是，将各种传感器通过用户端延伸扩展到各种物品之间，使物品通过传感器和计算机及网络和服务系统联系成一体，形成一个可以满足人们各种需求的信息交换网络。
美国MIT的Kevin提出物联网概念时，就想采用RFID（射频识别）和各种传感器将各种物品联系到一起为人们的生产和生活服务。后来国际电信联盟ITU的研究报告描述了物联网相关的内容和知识，即把所有可能的物体都加上传感器，通过传感器获取物体的自身状态、周围的环境状态，通过物联网将所有可能的信息全部融入其中。
在欧洲，业内人士认为物联网在空间上应是物理和虚拟的实体集合；在实体范畴它应是在时间和空间上可移动的、可标识的、可进行信息交换的。
在国内，目前一般认为物联网是使任何一个物体的信息相互联系，使人们的需求和愿望得到更高更新的满足，通过这个新的物联网技术来带动科学、生产和社会的发展。
因此，物联网技术的发展不仅需要更多的科技工作者参与，更需要从事相关工作的工程师和物联网应用的管理者的参与。本书力图从理论组成、技术结构、软硬件性能到典型工程案例等，叙述其技术构成、应用方法和相关标准，使读者能结合已有知识比对出体系和特点，从而正确把握其实质，并在实践中不但完善丰富其内涵。本项技术也不例外，它也是在已有的多项技术上，针对人们不断的需求设计出的新名词。物联网技术从原始概念的提出，至今已有十多年的历史，也在被不断地完善和丰富。因此，在科学技术飞速发展的今天，它也像众多新生技术一样，被需求和新技术不断地丰富和完善，已经越来越不像最初的定义。而人们正是在这种不断演变中，不断提炼其内涵，扩展其外延，这才推动了各种技术的发展和进步。
为了使读者在阅读本书后也能快速理解相关的技术内容，本书中一些专用技术名词也直接采用了英语名词，这样将方便与同类资料的链接和融通。1.1.1 物联网
物联网概念最早是由美国麻省理工学院Auto-ID研究中心提出的，其基本思想是：为物体之间实现联系，并能够区分出所有物体之间的不同，采用先对物体进行标记，再用传感器将所采集到的各种信息传到互联网上，使得所有物体的各种信息联系到在一起，通过计算机处理需求和资源之间的供求关系，及时配置可能满足需求者的各种需要。物联网从技术架构层次上来看，人们习惯按功能将它分为三层：感知层、网络层和应用层。从物联网基础技术来看，它主要包括两方面内容：一方面是互联网技术，在此技术基础上扩展网络应用，延伸到所有可能的物体和物体之间的信息交换和通信；另一方面是传感器技术，将所有物品通过相应的传感器和RFID等，将感知的各种信息变成可以识别的电信号。
国际电信联盟在《The Internet of Things》2005年报告中对物联网概念进行扩展，提出物联网是在任何时刻，任何地点，任意物体之间实现的互联。各类对象之间的基本关系如图1-1所示。
在欧洲，2008年的《Internet of Things in 2020》报告中指出：未来物联网发展RFID和对物体识别的传感器技术是未来物联网的基石。由于标识和信息提取是物联网技术的关键，致使后来人们更加关心RFID和传感器等在信息采集、标识等技术在物联网的应用。紧接着欧盟于2009年9月15日发布了《Internet of Things Strategic Research Roadmap》研究报告，明确要求在欧洲不同RFID和物联网项目之间的组合，以及协调包括RFID的物联网研究的活动。
在亚洲，日韩之后，我国也开展了此方面的研究，在经历高热之后人们看到物联网更像互联网和传感器结合的应用。一方面，由于网络技术快速的成熟，需要新的动力激发更多的人关注并创造出新的概念，引导信息技术和市场的发展。另一方面，由于早期人们认为物联网是未来互联网的一个组成部分，并从网络技术角度来评价物联网时，希望它成为基于标准的并可互操作的通信协议，有能力实现资源动态的全球配置的网络基础架构。图1-1 物联网中的时间、空间和物体之间的关系
物联网技术所涉及的内容较广，除网络、智能终端、传感器技术等，还涉及很多软、硬件技术和应用。在现今技术条件下，如用户可获得各种智能接口与社会环境进行连接和通信，就有可能使被标识过的物体满足人们的需要。为了解决对人们要求的问题，通常采用计算机构成一个虚拟的电子信息空间，对掌握的各种资源和需求进行设计和分配，来满足人们精神和物质的需求。1.1.2 传感网“传感器网络”承担着对自然界各种信息数据采集汇总的主要任务，而互联网络是传递到达各端点的载体。在实际应用中，二者通常是联合使用，是实现物与物、物与人、人与人之间信息交互、提供信息服务的智能网络信息系统。“无线传感网”是由若干具有无线通信功能的传感器结点构成的网络。这种网络最早是由美国国防部高级研究计划局（DARPA）在1978年提出的，并资助了卡耐基－梅隆大学开展了分布式传感器网络技术的研究。用户、对象、信息交换等各单元和网络之间的关系，国外认为传感网的基本结构与特点如图1-2所示。
随着研究的深入，人们开始想到未来的网络会深入到人们生活的每个角落，可为人们提供各种可能的服务。而这些服务终端的信息离不开各种各样的传感器，人们在原研究的基础上又提出了泛在的传感器网络（USN）的概念。这种传感网络的特点，首先是网络结点由具有通信及智能化的传感器结点组成；其次在任何时间、地点，任何物体的周边都布置有这种功能的传感网络。这样的传感网络可为各种需求提供相应的服务，从环境监测到安全保卫，从生产到生活，提供无所不能的服务。图1-2 用户终端、对象现场、信息处理、网络分发与传递、传感器的联网“泛在网”概念最早是由日韩提出。它们认为，无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施组成的技术社会形态。根据这样的构想，USN网络将以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，帮助用户实现任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。其底层是由各种传感器、执行器、RFID等各种信息设备组成，负责对物理世界的感知与反馈。
国际电信联盟在2008年年初的研究报告中，阐述了泛在传感器网络体系的基本架构。并指出泛在传感网自下而上的基本结构是：传感器网络、泛在传感器网络接入网络、泛在传感器网络基础骨干网络、泛在传感网的中间件、泛在传感网应用平台五个层次。
泛在传感器网络接入网络是实现底层传感器网络与上层基础骨干网络的连接，由网关、sink结点等组成；泛在传感网的基网有Internet、下一代网络（NGN）；泛在传感网中间件处理、存储传感数据，并以服务的形式提供对各类传感数据的访问；泛在传感网是实现各类传感网应用的技术支撑平台。
目前我国信标委所属的传感器网络标准工作组认为，传感器网络具体表现在它综合了微型传感器、分布式信号处理、无线通信网络和嵌入式计算等多种先进信息技术，能对物理客体进行信息采集、传输和处理，并将处理结果以服务的形式发布给用户。1.1.3 互联网、传感网与物联网
目前人们对人与物、物与物广泛互联、实现人与客观世界的全面信息交互的网络的命名，一直存在着物联网、传感网、互联网这三个称谓。回顾其发展历史，可从这些概念归纳后得出一个基本一致的结论。这些概念间的关系，如图1-3所示。图1-3 互联网、传感网、物联网等之间的关系
在传感网的概念中，如果将传感器的概念进行扩展，认为RFID、二维条码等信息的读取设备和音视频录入设备等数据采集设备都是一种特殊的传感器，则范围扩展后的传感器网络即简称为与物联网概念并列的“传感网”。而从ITU-T、ISO/IEC JTC1/SC6等国际标准组织对传感器网络、物联网定义和标准化范围来看，传感器网络和物联网其实是一个概念、两种不同的表述，其实质都是依托于各种信息设备实现了物理世界和信息世界的无缝融合。此外，在业界也有观点认为，物联网是从产业和应用角度，传感网是从技术角度，对同一事物的不同表述，但其实质是完全相同的。因此，无论从哪个角度，都可以认为目前为人所熟知的“物联网”和“传感网”这两个概念，都是以传感器、RFID等客观世界标识、感知技术，借助于无线网络、互联网、移动网等通信网络实现人与物理世界的信息交互。而泛在网是面向泛在应用的各种异构网络的集合，且更强调跨网之间的信息融合与应用。1.1.4 网络接入与管理
物联网技术是各方面的信息相互交互和服务的新型网络，其主要解决的是相关网络的接入和管理。（1）无线传感器网
无线传感器网是物联网重要的基础技术，在结构上它是由各种传感器结点组成的。这种网络的特点是多跳的自组织网，当采用适当的协议也可使无线通信网络和有线网络相连接。
在网络的管理方面，不仅要有灵活的路由机制，而且支持多种类型设备的协同工作。信息采集是各种各样的无线传感器，在技术方面还包括各种可即插即用、低功耗、低成本的智能传感器和无线网技术支持的WSN无线传感器网络等。（2）移动网与网络接入
移动网：是目前覆盖最广、应用最多的网络。采用无线终端接入设备最普及、最有效的接入手段。在技术上要针对人与人通信的需要，强化人和物之间的通信，以及物与物之间的通信能力。开发好各种设备的接入技术，接入利用好现有的各种网络设备，是推广物联网应用的有效方法。
网络接入：移动通信技术是目前解决有限产地和环境的物与物、人与物之间的沟通的主要手段。这种异构网络接入效率的主要措施有：增强L2/L3协议，支持大量低数据率终端的接入；简化同步、小区搜索、随机接入、切换过程以及移动性管理；采用更低带宽、更低码率编码的传输方式，支持更小资源的分配；简化调度、功控、HARQ和链路自适应等问题。（3）网络与终端管理技术
在网络与终端管理中，由于各种设备的接入标准不同（如LAN、Wi-Fi、WiMaX、GSM、TD-SCDMA、WSN等），为使各类异构网络能够实现互联互通，必须选择相对统一的标准接入方式。因为在这种由多种设备组成的异构网络中，还必须能支持各终端或网元间的相互协同以及临时的动态组网等，这样才能提高物与物、物与人之间的互联效率。
为了避免物联网中各类用户汇聚在一起时造成拥塞，对网络的管理显得十分重要。只有通过管理，提高畅通的信道和纯净的质量，才能使各种设备、网络终端获得预期的功效。更多的后端管理技术和服务，是支持大量终端的多种接入方式的重要措施。（4）信息处理与能耗管理
信息处理是物联网应用中的主要技术问题，也是保证系统高效运行的重要因素，当传感器将采集到的信息汇聚到业务平台时，信息处理平台要对接收到的各种信息进行存储、处理、分析和数据挖掘后，才能为用户提供所需要的服务。在对这些信息进行处理时，需要利用更好更新的计算方法（如云计算、模糊识别等）来解决海量信息处理的问题。这样才能实现网内不同地域、不同用户对信息和数据进行处理分析的要求。
能耗是物联网应用中的重要技术问题，因为在有限的电能源的条件下，尤其在无线网络中各结点及系统携带的能量有限的情况下，对于能耗的管理与系统的信息管理一样重要，而在众多的信息进入整体网络时，这个问题更显得重要。常会出现多个用户同时在各自终端上操作，中央机也同时进行着大量的运算，以便优化决策和配置。此时网中需要消耗大量的能源，是常态下的数倍至百倍以上。在有限能源情况下，尤其是有的只能依靠自备电池或能量转化技术来工作，必须对系统能耗的各种问题进行细致思考。
对传感网来说，不仅要考虑其网络优化的问题，也要考虑能耗问题。在无线传感器网络（WSN）中，结点成本、功耗和体积等技术问题，是走向普及的重要问题，随着微电机系统（MEMS）、低功耗无线通信协议和数字电路的发展，改变了传感网传统的设计思想。传统的设计是将物理的基础设施和IT基础设施分开，如一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心、网络、手机、个人计算机等。而现在已经开始将钢筋混凝土、电缆与芯片、网络等的设计和施工等方面结合到一起来进行。在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。物联网将引发新的“聚合服务”。（5）开发环境与安全技术
高效、快捷的开发应用是物联网应用的重要问题。良好的应用开发环境，能够使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统平台。采用分布式计算是常用的一种重要措施，这不仅能满足数据量大，运算速度快的要求，而且可提高操作系统的能力。物联网的许多终端处于无人环境中，由于感知结点组群化、终端结点数量巨大、移动性低等特点，必须要求各种终端的安全性。其基本要求包括：防火、防盗、通信安全、存储安全、终端使用环境安全等，必须具有较高性能稳定性和可靠性。1.2 物联网与相关技术标准
在标准方面，与物联网相关的标准化组织较多。物联网涉及极为广泛的技术种类，包括总体构架、传感技术、通信网络技术、应用技术等很多方面。很多标准组织从不同的角度对物联网进行研究工作，比如从机器到机器通信（M2M）的角度，从泛在网的角度，从互联网的角度，或从传感网和传感技术的角度，有的则关注于总体架构，等等。目前介入物联网领域的标准组织主要有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等，下面我们会一一做介绍。
国际电信联盟（ITU-T）及欧洲电信标准化协会（ETSI）M2M技术委员会主要从总体架构方面对物联网进行研究，两者研究的角度不同：ITU-T从泛在网角度研究，而ETSI则从M2M的角度来研究总体架构。
国际标准化组织（ISO）、美国电气及电子工程师学会（IEEE）则专注于研究传感技术和器件方面的标准，主要涉及无线传感网。
第三代合作伙伴计划（The 3rd Generation Partnership Project，3GPP）和第三代合作伙伴计划2（3rd Generation Partnership Project 2，3GPP2）主要研究物联网所应用到的通信网络技术，只限定在移动网络层面。
总的来说，目前为止，物联网的唯一标准在国际上尚未建立，已有的各标准组织自成体系，标准内容涉及架构、通信、传感、编码、数据处理、应用等多方面。
与传统的计算机和通信领域的标准体系有很大不同（传统的计算机和通信领域标准体系一般不涉及具体的应用标准）的是，物联网相关的标准组织都比较重视应用方面的标准制定。在电子检测、家居智能化、交通运输、电子消费应用等领域都有相当数量的标准正在制定中，这也说明了“由应用主导物联网”的观点在国际上已经达成了共识。
图1-4是不同领域的物联网相关主要标准组织的分布情况。本节选择一些在物联网领域重要的有一定影响力的标准组织进行介绍。图1-4 物联网在不同领域的主要标准组织分布情况1.2.1 ITU-T物联网标准
国际电信联盟远程通信标准化组织（ITU-T for ITU Telecommunication Standardization Sector），它是国际电信联盟管理下的专门制定远程通信相关国际标准的组织。国际电联作为世界最为普遍认可的信息通信标准制定者的角色，可以追溯到机构的创立之初。国际电联自1865年成立以来，一直在为行业的技术与服务达成共识而奔走，因为它们构成了世界上规模最大且互联最为紧密的人为体系的中坚力量。仅2007年，国际电联电信标准化部门（ITU-T）就制定了160多项新的和经修订的标准（ITU-T建议书），涵盖了从核心网络功能与宽带到IPTV等下一代业务的各个方面。ITU-T早在2005就开始进行泛在网的研究，可以说是最早进行物联网研究的标准组织。
ITU-T主要研究泛在网总体框架、标识及应用方面。ITU-T在泛在网研究方面已经从需求阶段逐渐进入到框架研究阶段，目前研究的框架模型还处在高层层面。图1-5为ITU-T提出的物联网架构。在标识研究方面，ITU-T与ISO进行合作，关注于基于对象标识（OID）的解析体系；在健康和交通运输方面ITU-T也展开了研究。图1-5 ITU-T提出的物联网架构
ITU-T相关研究课题组的研究情况如下。
SG13主要从NGN（Next Generation Network，下一代网络，又称为次世代网络）角度进行泛在网络相关的标准研究，韩国是标准研究的主导国家。目前标准化工作集中在基于泛在网络/无线传感器网络的需求和框架方面，支持标签应用和结构框架的研究，身份管理（IDM），还包括NGN的车载通信支持方面的研究等。
SG16专门成立了一个小组进行泛在网络应用的研究，日、韩是研究共同主导，研究内容侧重于业务和应用，标识解析等方面。SG16组研究的具体内容包括：Q.25/16泛在传感器网络（USN）的应用和服务，Q.27/16通信/智能交通系统（ITS）服务/应用的网关平台，Q.28/16电子健康的多媒体框架，Q.21和Q.22标记研究（主要是提出了标识应用需求和架构）。
SG17设立了一个特别的问题小组展开泛在网络安全、身份管理的分析研究。SG17组研究的具体内容包括：Q.6/17泛在网络的通信安全，Q.10/17身份管理框架和机制，Q.12/17抽象语法标识（ASN.1）、OID及相关注册。
SG11成立了一个特殊的问题小组专门研究“NID和USN测试规范”，主要研究结点标识（NID）和泛在传感器网络（USN）的测试构架，以及H.IRP和X.oid-re测试规范。
ITU-T还在智能家居、车辆管理等应用方面开展了一些研究工作。1.2.2 ETSI物联网标准
欧洲电信标准化协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）是由欧共体委员会1988年批准建立的一个非营利性的电信标准化组织，总部设在法国南部的尼斯。ETSI的标准化领域主要是电信业，并涉及与其他组织合作的信息及广播技术领域。ETSI作为一个被CEN（欧洲标准化协会）和CEPT（欧洲邮电主管部门会议）认可的电信标准协会，其制定的推荐性标准常被欧共体作为欧洲法规的技术基础而采用并被要求执行。
ETSI采用M2M的概念进行总体架构方面的研究，相关工作的进展非常迅速，是在物联网总体架构方面研究得比较深入和系统的标准组织，也是目前在总体架构方面最有影响力的标准组织。
ETSI成立了一个特别小组（M2M TC），从M2M的视角进行相关标准的研究。ETSI成立这样一个小组主要是因为：目前为止尽管存在很多M2M相关标准，涉及多种无线接口、格状网络、路由和标识机制等，但这些标准主要是针对一个特定的应用场景，是相互独立的，如何找出已有的相对分散的技术和标准中的不足，所做的工作却很少。在这样的研究背景下，相关的技术小组的主要研究对象是从端到端的全景视角研究机器对机器通信，并与相关技术的研究进行合作研究工作。
M2M TC组的工作是：从利益相关者的收集和发展M2M的业务需要出发，建立一个端到端的高层体系结构，找出已有标准不能满足需求的地方并制定新的具体标准，将现有的组件或子系统映射到高层体系构架中，并解决方案之间的互操作性（测试标准）、硬件接口标准化以及与其他标准组织进行沟通与合作。1.2.3 3GPP/3GPP2物联网标准
The 3rd Generation Partnership Project（3GPP）是领先的3G技术规范机构，是由欧洲的ETSI，日本的ARIB和TTC，韩国的TTA以及美国的T1在1998年年底发起成立的，旨在研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准，即WCDMA、TD-SCDMA、EDGE等。中国无线通信标准组（CWTS）于1999年加入3GPP。
3GPP和3GPP2也从M2M的角度进行标准研究。作为移动网络技术的主要标准组织，3GPP和3GPP2侧重于互联网网络能力的提高，是网络层相关方面研究的主要标准组织。
3GPP的研究主要从移动网络出发，研究M2M应用对网络的影响，包括网络优化技术。它的主要研究领域包括：移动网络的M2M通信；定义M2M服务，而不包括具体的M2M应用的定义。Verizon、Vodafone和其他的许多移动运营商在M2M的应用中发现了很多问题，如大量M2M终端对网络的冲击，系统控制能力不足等。因此，在高通、Vodafone、Verizon、三星等公司的推动下，3GPP加速了M2M的研究，基本完成了需求分析、网络体系结构和技术框架研究，但核心的无线接入网络（RAN）的研究还没有开展。
相比之下，3GPP2的相关性研究进展较慢。1.2.4 IEEE物联网标准
美国电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）是1963年1月1日由美国无线电工程师协会（IRE，创立于1912年）和美国电气工程师协会（AIEE，创建于1884年）合并而成，它是一个区域和技术互为补充的组织结构，以地理位置或者技术中心作为组织单位（如IEEE费城分会和IEEE计算机协会）。它管理着推荐规则和执行计划的分散组织（如IEEE-USA明确服务于美国的成员、专业人士和公众）。总部设在美国纽约。IEEE在150多个国家中拥有300多个地方分会。透过多元化的会员，该组织在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域中都是主要的权威。专业上，它有35个专业学会和两个联合会。IEEE发表多种杂志、学报、书籍和每年组织300多次专业会议。IEEE定义的标准在工业界有极大的影响。在物联网的感知层研究领域，IEEE的重要地位显然是毫无争议的。目前无线传感网领域用得比较多的ZigBee技术就基于IEEE 802.15.4标准。
IEEE 802系列标准是IEEE 802局域网/城域网标准委员会制定的LAN/MAN技术标准。IEEE 802.15工作组成立于1998年，专门从事无线个人局域网络（WPAN）的标准化工作。在IEEE 802.15工作组内有5个工作组，分别制定适合不同应用的标准。这些标准的传输速度，功耗和支持服务等方面都存在差异。
TG1工作组制定IEEE 802.15.1标准，即蓝牙无线通信标准。该标准适用于移动电话，掌上计算机和其他设备中的中、短距离通信。
TG2工作组制定IEEE 802.15.2标准。
TG3工作组制定IEEE 802.15.3标准，研究超宽带（UWB）标准。本标准适用于网络多媒体中的高速、短距离通信中的应用。
TG4工作组制定IEEE 802.15.4标准，研究低速率无线个人局域网（WPAN）。该标准力图实现低能耗，低比特率传输和低成本，专为个人或家庭在不同的设备之间提供了一个统一的标准低速网络标准。
TG5工作组制定IEEE 802.15.5标准，研究无线个人局域网（WPAN）的无线网状网络（MESH）。该标准的目的是研究MESH组网的个人局域网的物理层和链路层的必要机制。
传感器网络的特点与低速率无线个人局域网（WPAN）有很多相似之处，因此，传感器网络的物理层和媒体访问控制层（MAC）是基于IEEE 802.15.4标准的，其中最著名的是ZigBee。因此，IEEE 802.15工作组也是物联网领域的无线传感器网络的一个主要标准组织之一。我国也参与了一系列IEEE 802.15标准的开展工作，包括IEEE 802.15.4c和IEEE 802.15.4e的起草工作等。IEEE 802.15.4c扩展了适合我国使用的频段，IEEE 802.15.4e则扩展了工业级控制部分。1.2.5 中国物联网标准
总的来说，我国物联网标准的制定工作还处于起步阶段，但发展迅速。目前我国已有涉及物联网总体架构、无线传感网、物联网应用层面的众多标准正在制定中，并且有相当一部分的标准项目已在相关国际标准组织立项。我国研究物联网的标准组织主要有传感器网络标准工作组（WGSN）和中国通信标准化协会（CCSA）。
WGSN是由中国国家标准化管理委员会批准筹建，中国信息技术标准化技术委员会批准成立并领导，从事传感器网络（简称传感网）标准化工作的全国性技术组织。WGSN于2009年9月正式成立，由中国科学院上海微系统与信息技术研究所任组长单位，中国电子技术标准化研究所任秘书处单位，成员单位包括中国三大运营商、主要科研院校、主流设备厂商等。传感器网络标准工作组将“适应中国社会主义市场经济建设的需要，促进中国传感器网络的技术研究和产业化的迅速发展，加快开展标准化工作，认真研究国际标准和国际上的先进标准，积极参与国际标准化工作，并把中国和国际标准化工作结合起来，加速传感网标准的修订工作，建立和不断完善传感网标准化体系，进一步提高中国传感网技术水平”作为其宗旨。目前WGSN已有一些标准正在制定中，并代表中国积极参加ISO、IEEE等国际标准组织的标准制定工作。由于成立时间尚短，目前WGSN还没有形成可发布的标准文稿。
CCSA于2002年12月18日在北京正式成立。协会的主要任务是为提供更好的通信标准开展研究工作，将通信企业、制造企业、研究机构、大学和其他有关的企业和机构组织起来，按照公平、公正、公开的原则制定标准，对标准进行的协调和控制，并把高技术、高水平、高质量的标准推荐给政府机关等，将具有中国自主知识产权的标准推向世界。2009 年11月，CCSA建立了一个新的泛在网络技术委员会（TC10），开展具体的物联网相关研究工作。虽然TC10刚成立不久，但在之前CCSA对物联网上的相关领域也做了一些研究。目前，CCSA有多个与网络相关的标准正在制定，但没有发布。
在2009年4月成立的RFID标准工作组也是与物联网相关的标准研究组织。该工作组在工信部的领导下，开展科学和技术工作，致力于中国的RFID技术领域的标准研究和制定工作，取得了一定的成绩。
RFID和CCSA标准组织都独立开展工作，每一组织的研究工作各有侧重。WGSN侧重于传感器网络，CCSA TC10强调网络通信和应用研究，RFID标准工作组则关注RFID相关领域。同时，标准工作组的研究领域也有很多交集，如WGSN也涉及传感器网络的通信部分和应用部分内容，CCSA也涉及一些传感器网络方面的工作内容。对于这些交集领域，每一个标准之间必须保持良好的横向沟通与协调，基于此目的，国家正在筹备成立“网络标准联合工作组”。联合工作组旨在整合中国物联网相关标准资源，共同发展网络技术研究，积极推进物联网的标准化工作，加快发展物联网技术标准的步伐，需要政府部门对物联网产业发展决策提供全面的技术支持和服务支持。1.3 应用技术系统与物联网技术构架
在实际工程中，当对象明确后就可构架出物联网的应用系统。最基本的应用系统包括物品命名管理系统、物品身份真伪验证系统、物联网系统管理等，特定应用系统包括仓储管理系统、楼宇监控系统、环境监测系统等。
物联网应用系统需要区分物联网端和互联网端。通常物联网端部署在有源CPS结点上，可以作为应用系统的客户端（客户机/服务器），也可作为应用系统的对等端应用模式（P2P，Peer-to-Peer，对等）。应用系统互联网端部署在互联网CPS结点上，可以作为应用系统的服务器端（客户机/服务器），也可以作为应用系统的P2P应用模式，但都需要提供较为强大的存储和后端处理能力，满足物联网应用需求。
目前国内外普遍认为物联网是一项综合性的技术，是一个服务和应用系统，没有哪家公司可以全面独立完成物联网的整个系统规划和建设。理论研究方面各行各业都在展开，而实际应用很少能跨出行业。物联网的规划和设计与推广发展是物联网技术生命的关键，运用好现有的器件（RFID、传感器）和软件（嵌入式软件）以及传输数据计算等资源是推动物联网技术的普及和用发展的核心。物联网构成主要有三个步骤：
1）对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时探测。
2）需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。
3）将物体信息通过网络传输到信息处理中心（可能是分布式中心，如家里的计算机或者手机，也可能是集中式的，如中国移动的IDC），由处理中心完成物体通信的相关计算。
在国内物联网应用案例中，具有代表性的案例是：上海浦东国际机场防入侵与世博会安防系统、苏州高铁物联网、济南园博园路灯控制系统、清华易程公司票务系统等。
上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感结点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止用户的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵；济南园博园采用ZigBee技术的路灯控制系统，是无线技术的路灯照明节能环保技术的应用典型，园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制；国内首家高铁物联网技术应用中心为高铁物联网产业发展提供科技支撑。以往购票、检票的单调方式，将在这里升级为人性化、多样化的新体验。刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用，让旅客可以摆脱拥挤的车站购票；与地铁类似的检票方式，则可实现持有不同票据旅客的快速通行。
智能交通系统（ITS的应用），更是将通信、计算机、自动控制、传感器技术融合到一起，实现对交通的实时控制与指挥管理。在这个物联网系统中，交通运营信息的采集，为交通控制和交通违章管理等提供了基本的保证。
从以上物联网的几个典型应用系统可以看出，人们通常把物联网的技术架构按照功能分为三层：感知层、网络层和应用层。这三层的结构体系关系如图1-6所示。图1-6 物联网三层结构和基本功能
感知层：主要功能是感知和识别物体，采集并捕获信息。产品的形式有二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、各种传感器、传感器结点组成的自治网络、M2M（Machine to Machine）终端和传感器网关等，实现“全面感知”。
网络层：是指普遍的通信网络和服务的基础设施，包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，还包括物联网管理中心、信息中心、云计算支撑平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。网络层不但要具备网络运营的能力，还要提升信息运营的能力，实现可靠的传送、交互和共享。
应用层：是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力，实现智能化的决策和控制。
在物联网构架中，感知层是实现对物体信息及标识的感知，传感器是一种基本的嵌入设备。将来物体不仅自己专有各种基本的传感器，可以感知周围的各种信息，也可在有限的范围内相互感知。如在人进来房屋后，室内的灯自动打开，人离开之后灯会自动关闭。在智能家居环境中，基本设施中配有Wi-Fi、WiMAX、蜂窝网络等，各种设备可以随时接入到互联网上，人们可随时享受到互联网、传感网、物联网的服务。1.4 物体的标识与定位
标识是对物体基本特征信息的标注。对整体对象而言，如一个汽车部件有轮胎、转向盘，不同的厂家有不同的标识。在这个标识里面，一种是这类的标识，另一种是具体物件的类标识。就像条码一样，排在前面的信息是类，后面的是具体产品。标识也需有层次结构，一个物体有很多的标识，标识之间怎样映射，标识和服务之间怎样映射，标识之间怎样兼容，是需要认真研究的内容。
物联网的特点是基于互联网的平台，能够查询全球范围内每一件物品信息的网络平台，物联网的索引就是EPC代码。产品电子代码“EPC”是目前对物品进行标记的主要方法。它的特点是强调适用于对每一件物品都进行编码的通用的编码方案，这种编码方案仅仅涉及对物品的标识，不涉及物品的任何特性。每一件物品的EPC代码在物联网中所起的作用就是相当于一个索引。很多概念并不是有了物联网概念后才有的，如EPC概念能付诸实施，靠的是最底层的RFID系统。EPC系统的基本组成在硬件方面，包括电子标签和阅读器。
EPC是一个代码，选择射频识别的方式作为一种载体。EPC标签就是一种电子标签，也称为射频标签。通过物联网会产生巨大的社会效益和经济效益，任何东西都在物联网上，每个物品都有唯一的EPC代码，这样就可以通过物联网查到其档案情况，防伪等一系列问题也都可以得到了解决。这样看来物联网的概念和技术也是由众多已有的概念和技术合成的代名词。
RFID技术发展的历史已有很长时间，它为物联网技术的发展奠定了良好的基础。如将EPC标签（RFID）放到一本书上，当这本书通过阅读器时，阅读器则将EPC标签里面的信息采集到系统中。因阅读器和计算机网络是连接起来的，通过中间件连到物联网系统，存入EPCIS服务器中。
射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触资讯传递并通过所传递的资讯达到识别目的的技术。通常由电子标签（射频标签）和阅读器组成。电子标签记忆体有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品的标识性资讯。应用中将电子标签附着在待识别物品上，作为待识别物品的电子标记。阅读器与电子标签可按约定的通信协议互传资讯，通常的情况是由阅读器向电子标签发送命令，电子标签根据收到的阅读器的命令，将记忆体的标识性数据回传给阅读器。这种通信是在无接触方式下，利用交变磁场或电磁场的空间耦合及射频信号调制与解调技术实现的。有关电子标签的内容将在第2章中进行详细的介绍，这里不再赘述。
物联网中的物和物之间的沟通标准，如人类的语言，如用同一种语言就可以在任何地点都不会产生语言障碍。EPC并不是摒弃当前的标准，而是充分考虑如何将当前应用的编码方法与标准整合进去。如同从一维条码到二维码到射频技术的发展中，各种读写器的使用使各种信息可远距离地进行规范和统一的操作，实现信息的共享和交流。
物联网中的定位技术，是物品针对性服务的基本要素。3G技术可进一步提高卫星定位的服务，使现有的系统很容易达到10m以内的定位精度，为城市内的人员、车辆、导航定位，以及高精度的紧急救护等提供更好的服务。常用的服务有：移动多媒体会议电话、会议电视服务。3G网络高带宽的优点使得移动多媒体会议电话、会议电视服务由原来只能由专用网络提供，变成通过3G公用移动通信网络向中、小企业提供。企业管理者可以在旅途或车上，使用便携式计算机或其他3G终端设备（如移动PDA），通过3G网络访问企业网络，处理业务问题，利用3G手机、移动PDA查询交通状况，接收大型会议定制的用户服务，为运动会、演唱会、展览会定制的服务，以及电台、电视台、报纸等公众媒体提供的移动阅读服务。1.5 物体状态与特性的识别1.5.1 物联网中的信息获取与管理
传感网是物联网的重要技术支撑，它是由各种传感器组成的信息获取的网络，是物联网感知和获取信息的主要手段。作为物联网中获取信息的感知层，是物联网的最底层，它与其他两层的关系如图1-7所示，图中椭圆虚线内为通常所说的感知层。其功能是完成对相关信息的采集、转换和收集。中间层为传输层，主要完成有线和无线的入网的接入，实现信息的分发与传送；最上一层为应用层，是将收集到的各种信息处理后，由应用平台控制指令发送到控制器，供用户使用。故通常称为应用层。图1-7 物联网构架和相关的网络和硬件之间的关系1.5.2 传感器
传感器是一种能把被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。应当指出，这里所谓的“可用信号”是指便于处理、传输的信号，一般为电信号，如电压、电流、电阻、电容、频率等。社会进步到今天，人们周围使用着各种各样的传感器：电冰箱、微波炉、空调机有温度传感器；电视机有红外传感器；录像机和摄像机有湿度传感器、光传感器；液化气灶有气体传感器；汽车有速度、压力、湿度、流量、氧气等多种传感器，这些传感器的共同特点是利用各种物理、化学、生物效应等实现对被检测量的测量。可见，在传感器中包含着两个必不可少的概念：一是检测信号；二是能把检测的信息变换成一种与被测量有确定函数关系的而且便于传输和处理的量。例如，传声器（话筒）就是这种传感器，它感受声音的强弱，并转换成相应的电信号；气体传感器感受空气环境中气体浓度的变化；电感式位移传感器能感受位移量的变化，并把它们转换成相应的电信号。传感器的一般分类方法如图1-8所示。图1-8 传感器的一般分类方法
在国家标准GB/T 7665—1987《传感器通用术语》中，传感器被定义为：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。”原机械工业部在其制定的《过程检测控制仪表术语》中对传感器的定义是：“借助于检测元件接收物理量形式的信息，并按一定规律将它转换成同样或别种物理量形式的信息仪表。”《新韦氏大词典》中的定义是：“传感器是从一个系统接收功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件。”
传感器常见的分类方法对不同领域、不同行业对传感器的分类有可能不同，因为成百上千种传感器进行分类本身就是一门科学。但对传感器进行分类将有助于从总体上认识和掌握传感器，而且对传感器的开发与应用都是很有意义的。由于传感器的种类繁多，一种被测量，可以用不同的传感器来测量，而且传感器应用的原理又各种各样，同一原理的传感器，又可以测量多种被测量。因此，对传感器的分类是仁者见仁，智者见智。1.5.3 性能评价与选用原则（1）传感器的性能及其评价方法
理论直线法通常取零点作为理论直线的零点，满量程输出作为终点，这两点的连线即为理论直线。所以理论直线与实际测试点无关。端点直线法是将传感器标定数据的零点输出平均值和满量程输出平均值连成的直线作为拟合直线，这是一条特殊形式的理论直线。
最佳直线法是指使实际输出特性相对于所选拟合直线的最大正偏差等于最大负偏差的一条直线作为拟合直线。最小二乘法直线法是按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。灵敏度S是指传感器在稳态下输出量增量与被测输入量增量之比，即
显然，线性传感器的灵敏度是拟合直线的斜率；非线性传感器的灵敏度，通常也是用拟合直线的斜率表示的，非线性特别明显的传感器灵敏度可以用dy/dz表示，或用某一小（输入量）区间内拟合直线的斜率表示。
迟滞（滞后）特性是反映传感器正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中，输出—输入曲线的不重合程度，也就是说，对应同一大小的输入信号，传感器正反行程的输出信号的大小却不相等，这就是迟滞现象。产生这种现象的主要原因是传感器机械部分存在不可避免的缺陷，如轴承摩擦、间隙、紧固件松动、材料的内摩擦、积尘等。实际评价用正反行程输出的最大偏差(ΔR)与满量程输出Y的maxFS百分比来表示，即
重复性是衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续工作多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。各条特性曲线越靠近，重复性就越好。重复性的好坏与许多随机因素有关，具有随机误差，要按统计规律来确定，用标定曲线间最大偏差(ΔH)与满量程输出的百分比表示，即max
分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化量。有时对该值用满量程输入值的百分数表示，称为分辨率。
阈值是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨能力。有的传感器在零位附近有严重的非线性，形成所谓“死区”，则将“死区”的大小作为阈值；更多情况下，阈值主要取决于传感器噪声的大小，因而有的传感器只给出噪声电平。
稳定性又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内仍保持其原性能的能力。用室温条件下传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，有时也用标定的有效值来表示。
漂移是指在一定时间间隔内，传感器的输出存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。漂移常包括零点漂移和灵敏度漂移。零点漂移或灵敏度漂移又分为时间漂移和温度漂移，即时漂和温漂。温漂是指由周围温度变化所引起的零点或灵敏度的变化。
相间干扰只存在于（两相或三相等）传感器中，一般地说若给其中一相加载，其他各相的输出应为零，但实际上其他相的输出端仍有信号输出，二者比值的百分数就是相间干扰。
静态误差是评价传感器静态特性的综合指标，指传感器在满量程内，任意一点输出值相对其理论值的可能偏离（逼近）程度。（2）传感器的动态特性及其评价
动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。传感器的动态响应特性可以分为稳态响应特性和瞬态响应特性。
稳态响应特性是指传感器在振幅稳定不变的正弦形式非电量的作用下的响应特性。稳态响应的重要性，在于工程上所遇到的各种非电量变化曲线都可以展成傅里叶级数或进行傅里叶变换，即用一系列正弦曲线的叠加来表示原曲线。瞬态响应特性是指传感器在瞬变的非周期非电量作用下的响应特性。瞬变的波形多种多样，一般只选几种比较典型的规则波形，对传感器进行瞬态响应的分析。
截止频率和通频带是指当传感器的对数幅频特性曲线下降到零频率值以下3dB时，对应的频率为截止频率。传感器的幅值衰减−3dB时，对应的频率范围称为传感器的通频带。
谐振频率和固有频率是指幅频特性曲线在某一频率处具有峰值，这个工作频率就是谐振频率，固有频率是指在无阻尼时，传感器的自由振荡频率。
传感器标定原则：为了达到标定的目标，标定的基准必须要有长期稳定而且精度高的基准。精度的传递对传感器进行标定，是根据试验数据确定传感器的各项性能指标，实际上也是确定传感器的测量精度。在标定传感器时，必须要有比被标定的传感器精度高的标准器，该标准的精度还必须要由比它更高精度的标准器进行定期的标定，而这个标准器则需要更高一级的标准器来标定。
互换性有些时候传感器的标定并不容易进行，作为经常使用的替换方法是对经过一定时间工作的传感器进行更换。
动态标定用于确定传感器的动态性能指标，对传感器进行动态标定有两个目的：一是了解传感器的动态响应特性，确定其性能指标，改进或更换传感器或对传感器进行动态补偿，采用能够对动态误差修正的技术对测试结果进行处理；二是当传感器的静态灵敏度与动态灵敏度不同，或者传感器没有静态响应（如压电传感器）时，对传感器进行灵敏度标定。
传感器种类繁多，动态标定方法各异。下面介绍几种常用的标定方法。
1）冲击响应法具有所需设备少、操作简便、力值调整及波形控制方便的特点，因此被广泛采用。
2）频率响应法比较直观，精度比较高。但是需要性能优良的参考传感器，非电量正弦发生器的工作频率有限，实验时间长。
3）阶跃信号响应法。阶跃信号响应法的原理是，当传感器受到阶跃压力信号作用时，测得其响应，用基于机理分析的估计方法或实验建模方法求出传感器的频率特性、特征参数和性能指标。（3）传感器的选用原则
传感器的选择方法：现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。
测试条件与目的：主要考虑被测量的选择、测量范围、过载的发生频度、测量要求精度、测量时间和输入信号的频带等。
传感器的性能：主要考虑精度、稳定性、响应速度、输出信号类型（模拟或数字）、静态特性、动态特性和环境特性，传感器的工作寿命或循环寿命、标定周期、信噪比等。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]