新版第9章IT新應(yīng)用展望

1、第第9章章 IT新應(yīng)用展望新應(yīng)用展望 信息采集技術(shù)信息采集技術(shù) 信息傳輸技術(shù)信息傳輸技術(shù) 信息處理技術(shù)信息處理技術(shù) IT應(yīng)用大視角應(yīng)用大視角 IT發(fā)展展望發(fā)展展望9.1 信息采集技術(shù)信息采集技術(shù)9.1.1 傳感器傳感器9.1.2 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用9.1.3 傳感器的發(fā)展方向傳感器的發(fā)展方向9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)世界物聯(lián)網(wǎng)世界9.1.1 傳感器傳感器美國儀器儀表協(xié)會美國儀器儀表協(xié)會: : 傳感器是把被測量變換為有用傳感器是把被測量變換為有用信號的一種裝置。信號的一種裝置。它包括敏感元件、變換電路以及它包括敏感元件、變換電路以及把這些元件和電路組合在一起的機(jī)構(gòu)。把這些元件和電路組合在一起的機(jī)構(gòu)

2、?！?.1.1 傳感器傳感器1. CCDCCD圖像傳感器圖像傳感器CCDCCD圖像傳感器是一種金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的新型器件，圖像傳感器是一種金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的新型器件，基本結(jié)構(gòu)是一種密排的基本結(jié)構(gòu)是一種密排的MOSMOS電容器，能夠存儲由入射光在電容器，能夠存儲由入射光在CCDCCD像敏單元激發(fā)出的光信息電荷，并能在適當(dāng)相序的時鐘像敏單元激發(fā)出的光信息電荷，并能在適當(dāng)相序的時鐘脈沖驅(qū)動下，把存儲的電荷以電荷包的形式定向傳輸轉(zhuǎn)移，脈沖驅(qū)動下，把存儲的電荷以電荷包的形式定向傳輸轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)自動掃描，完成從光信號到電信號的轉(zhuǎn)換，可在電視實現(xiàn)自動掃描，完成從光信號到電信號的轉(zhuǎn)換，可在電視屏幕上將電

3、信號復(fù)原成物體的可見光像，也可以將電信號屏幕上將電信號復(fù)原成物體的可見光像，也可以將電信號存儲在磁帶機(jī)內(nèi)或輸入計算機(jī)，進(jìn)行圖像增強(qiáng)、識別、存存儲在磁帶機(jī)內(nèi)或輸入計算機(jī)，進(jìn)行圖像增強(qiáng)、識別、存儲等處理。儲等處理。9.1.1 傳感器傳感器2. 紅外溫度傳感器紅外溫度傳感器紅外溫度傳感器由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號紅外溫度傳感器由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理和顯示輸出等部分組成。光學(xué)放大器及信號處理和顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)是將目標(biāo)物體輻射出的紅外能量匯聚起來，系統(tǒng)是將目標(biāo)物體輻射出的紅外能量匯聚起來，聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，再聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號

4、，再經(jīng)過運(yùn)算處理電路后，換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的線經(jīng)過運(yùn)算處理電路后，換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的線性的溫度信號值，以便實現(xiàn)進(jìn)一步的信號處理及性的溫度信號值，以便實現(xiàn)進(jìn)一步的信號處理及控制?？刂?。9.1.1 傳感器傳感器2. 紅外溫度傳感器紅外溫度傳感器紅外溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)有：非接觸測溫，對被測物體無影紅外溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)有：非接觸測溫，對被測物體無影響；反應(yīng)速度快，可檢測運(yùn)動中的物體的瞬態(tài)溫度；測溫響；反應(yīng)速度快，可檢測運(yùn)動中的物體的瞬態(tài)溫度；測溫范圍寬，測溫精度高，分辨率為范圍寬，測溫精度高，分辨率為0.010C或更小；可同時或更??；可同時對點(diǎn)、線、面測溫；既可測量絕對溫度，也可測量相對溫對點(diǎn)、線、面

5、測溫；既可測量絕對溫度，也可測量相對溫度。度。9.1.1 傳感器傳感器3. 超聲波傳感器超聲波傳感器超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，是由換能晶片在聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，是由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，頻率高、波長短、繞射現(xiàn)電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好。象小，特別是方向性好。超聲波傳感器由超聲波發(fā)射探頭與接收探頭兩部分組成。超聲波傳感器由超聲波發(fā)射探頭與接收探頭兩部分組成。超聲波傳感器具有高靈敏度、高可靠性、高穩(wěn)定性，耐高超聲波

6、傳感器具有高靈敏度、高可靠性、高穩(wěn)定性，耐高溫、耐低溫、耐濕度和抗振動等優(yōu)點(diǎn)。因此，超聲波檢測溫、耐低溫、耐濕度和抗振動等優(yōu)點(diǎn)。因此，超聲波檢測廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。9.1.1 傳感器傳感器3. 超聲波傳感器超聲波傳感器在醫(yī)學(xué)方面，超聲波診斷已經(jīng)成為臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的在醫(yī)學(xué)方面，超聲波診斷已經(jīng)成為臨床醫(yī)學(xué)中不可缺少的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是對受檢者無痛苦、無損害，診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是對受檢者無痛苦、無損害，方法簡便，顯像清晰，診斷的準(zhǔn)確率高等，方法簡便，顯像清晰，診斷的準(zhǔn)確率高等，在工業(yè)方面，已經(jīng)開發(fā)出各種功能的傳感器。另外，

7、超聲在工業(yè)方面，已經(jīng)開發(fā)出各種功能的傳感器。另外，超聲波的應(yīng)用還包括對金屬的無損探傷，超聲波測量距離，汽波的應(yīng)用還包括對金屬的無損探傷，超聲波測量距離，汽車倒車防撞裝置和超聲波接近開關(guān)，家用電器和其他電子車倒車防撞裝置和超聲波接近開關(guān)，家用電器和其他電子設(shè)備的遙控裝置，防盜、防災(zāi)設(shè)備的超聲波發(fā)射和接收等。設(shè)備的遙控裝置，防盜、防災(zāi)設(shè)備的超聲波發(fā)射和接收等。 9.1.2 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)械制造、工業(yè)過程控制、汽車電傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等。物子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和專用設(shè)備等。物聯(lián)網(wǎng)

8、、智慧城市將是傳感器最新的應(yīng)用市場之一，其應(yīng)用聯(lián)網(wǎng)、智慧城市將是傳感器最新的應(yīng)用市場之一，其應(yīng)用將滲透于未來生活的各個層面。將滲透于未來生活的各個層面。主要應(yīng)用領(lǐng)域：主要應(yīng)用領(lǐng)域：汽車工業(yè)汽車工業(yè)工業(yè)自動化工業(yè)自動化通信電子產(chǎn)品通信電子產(chǎn)品消費(fèi)電子產(chǎn)品消費(fèi)電子產(chǎn)品專用設(shè)備專用設(shè)備9.1.2 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用1. 汽車工業(yè)汽車工業(yè)現(xiàn)代高級轎車的電子控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵之一在現(xiàn)代高級轎車的電子控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵之一在于采用傳感器的數(shù)量和水平。目前，一輛普通家于采用傳感器的數(shù)量和水平。目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳

9、感器數(shù)量可多達(dá)轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)200余只，種類通常余只，種類通常為為30余種，多則達(dá)上百種。余種，多則達(dá)上百種。9.1.2 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用2. 工業(yè)自動化工業(yè)自動化工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的傳感器，如工藝控制、工業(yè)機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的傳感器，如工藝控制、工業(yè)機(jī)械以及傳統(tǒng)的自動傳感器，各種測量工藝變量（以及傳統(tǒng)的自動傳感器，各種測量工藝變量（ 如如溫度、液位、壓力、流量等）傳感器，測量電子溫度、液位、壓力、流量等）傳感器，測量電子特性（電流、電壓等）和物理量（運(yùn)動、速度、特性（電流、電壓等）和物理量（運(yùn)動、速度、負(fù)載以及強(qiáng)度）的傳感器以及傳統(tǒng)的接近負(fù)載以及強(qiáng)度）的傳感器以及傳統(tǒng)的接近/定位傳

10、定位傳感器發(fā)展都很迅速。感器發(fā)展都很迅速。9.1.2 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用3. 通信電子產(chǎn)品通信電子產(chǎn)品手機(jī)產(chǎn)量的大幅增長及手機(jī)新功能的不斷增加給手機(jī)產(chǎn)量的大幅增長及手機(jī)新功能的不斷增加給傳感器市場帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，智能手機(jī)市場份傳感器市場帶來了機(jī)遇與挑戰(zhàn)，智能手機(jī)市場份額的不斷上升增加了傳感器在該領(lǐng)域的應(yīng)用比例。額的不斷上升增加了傳感器在該領(lǐng)域的應(yīng)用比例。應(yīng)用于集團(tuán)電話和無繩電話的超聲波傳感器和用應(yīng)用于集團(tuán)電話和無繩電話的超聲波傳感器和用于磁存儲介質(zhì)的磁場傳感器、重力傳感器、光線于磁存儲介質(zhì)的磁場傳感器、重力傳感器、光線感應(yīng)器、距離感應(yīng)器等都出現(xiàn)強(qiáng)勢增長。感應(yīng)器、距離感應(yīng)器等都出現(xiàn)強(qiáng)勢增

11、長。9.1.2 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用4. 消費(fèi)電子產(chǎn)品消費(fèi)電子產(chǎn)品中國是家電產(chǎn)品生產(chǎn)大國，也是全球最大的家電中國是家電產(chǎn)品生產(chǎn)大國，也是全球最大的家電出口國。中國的家電產(chǎn)品除了巨大的內(nèi)需市場外，出口國。中國的家電產(chǎn)品除了巨大的內(nèi)需市場外，還大量出口國際市場。家用電器對傳感器市場的還大量出口國際市場。家用電器對傳感器市場的需求主要來自空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)和電飯煲等。需求主要來自空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)和電飯煲等。9.1.2 傳感器的應(yīng)用傳感器的應(yīng)用5. 專用設(shè)備專用設(shè)備專用設(shè)備主要包括醫(yī)療、環(huán)保和氣象等領(lǐng)域應(yīng)用專用設(shè)備主要包括醫(yī)療、環(huán)保和氣象等領(lǐng)域應(yīng)用的專業(yè)電子設(shè)備。目前，醫(yī)療領(lǐng)域是傳感器銷售的專業(yè)

12、電子設(shè)備。目前，醫(yī)療領(lǐng)域是傳感器銷售量巨大、利潤可觀的新興市場，該領(lǐng)域要求傳感量巨大、利潤可觀的新興市場，該領(lǐng)域要求傳感器向小型化、低成本和高可靠性方向發(fā)展。器向小型化、低成本和高可靠性方向發(fā)展。9.1.3 傳感器的發(fā)展方向傳感器的發(fā)展方向隨著時代的發(fā)展，傳感器技術(shù)也在不斷的提高當(dāng)中。中國傳感器的市隨著時代的發(fā)展，傳感器技術(shù)也在不斷的提高當(dāng)中。中國傳感器的市場近幾年一直持續(xù)增長，增長速度超過場近幾年一直持續(xù)增長，增長速度超過15%。傳感器正朝著靈敏、。傳感器正朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。（1）消費(fèi)類用傳感器將呈現(xiàn)繼續(xù)穩(wěn)定增長勢頭，）

13、消費(fèi)類用傳感器將呈現(xiàn)繼續(xù)穩(wěn)定增長勢頭，MEMS傳感器加工傳感器加工成本降低，將在家用電器中普及，新一代信息家電、辦公用信息產(chǎn)品成本降低，將在家用電器中普及，新一代信息家電、辦公用信息產(chǎn)品的需求，加速了消費(fèi)類市場的繁榮勢頭。的需求，加速了消費(fèi)類市場的繁榮勢頭。（2）傳感器市場需求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將向著增加投資類產(chǎn)品的比例發(fā)展，）傳感器市場需求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將向著增加投資類產(chǎn)品的比例發(fā)展，其中農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生以及儀器檢測用傳感器將是廣闊的新市場。其中農(nóng)業(yè)、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生以及儀器檢測用傳感器將是廣闊的新市場。（3）力學(xué)量傳感器、濕度傳感器、光傳感器、磁傳感器、生物傳感）力學(xué)量傳感器、濕度傳感器、光傳感器、

14、磁傳感器、生物傳感器、溫度傳感器的主要品種的產(chǎn)業(yè)化更加成熟，傳感器市場空間將進(jìn)器、溫度傳感器的主要品種的產(chǎn)業(yè)化更加成熟，傳感器市場空間將進(jìn)一步拓展。一步拓展。9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)世界物聯(lián)網(wǎng)世界傳感器技術(shù)是信息采集的核心技術(shù)，而互聯(lián)網(wǎng)是信息傳輸?shù)淖钣行謧鞲衅骷夹g(shù)是信息采集的核心技術(shù)，而互聯(lián)網(wǎng)是信息傳輸?shù)淖钣行侄危绻麑⒒ヂ?lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)緊密結(jié)合，就可以有效地適應(yīng)目前的段，如果將互聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)緊密結(jié)合，就可以有效地適應(yīng)目前的信息全球化潮流。于是，物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)運(yùn)而生。信息全球化潮流。于是，物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)的概念是在物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的，其定義是：年提出的，其定義是：通過射

15、頻識別通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)就是物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，它包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)，它包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)

16、絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間進(jìn)行信息交換和第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間進(jìn)行信息交換和通信。通信。 9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)世界物聯(lián)網(wǎng)世界1. RFID技術(shù)介紹技術(shù)介紹RFID是是Radio Frequency Identification的縮寫，的縮寫，即射頻識別，俗稱即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽。RFID是一種非接觸式的自是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可

17、識別高速運(yùn)動的物體并可同時識別多個標(biāo)簽，技術(shù)可識別高速運(yùn)動的物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體?；酒骷撓到y(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。RFID按應(yīng)用頻率的不同分為低頻（按應(yīng)用頻率的不同分為低頻（LF）、高頻（）、高頻（HF）、）、超高頻（超高頻（UHF）、微波（）、微波（MW）。）。RFID由由標(biāo)簽標(biāo)簽（Tag）、）、閱讀器閱讀器（Reader）和）和天線天線（Antenna）組成。）組成。 9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)世界物聯(lián)網(wǎng)世界1. RFID技術(shù)介紹技術(shù)介紹RFID技

18、術(shù)的基本工作原理：技術(shù)的基本工作原理：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)，無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽），有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽） ；閱讀器讀取信息；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)世界物聯(lián)網(wǎng)世界2. 物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)物聯(lián)

19、網(wǎng)的支撐技術(shù)作為信息與通信領(lǐng)域的技術(shù)革命，物聯(lián)網(wǎng)是建立在牢固的作為信息與通信領(lǐng)域的技術(shù)革命，物聯(lián)網(wǎng)是建立在牢固的技術(shù)進(jìn)步和正在積極實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)普遍性基礎(chǔ)之上的。物聯(lián)技術(shù)進(jìn)步和正在積極實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)普遍性基礎(chǔ)之上的。物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次網(wǎng)被稱為繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)主要有四項：物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)主要有四項：無線射頻（無線射頻（RFID）技術(shù)）技術(shù)，用于數(shù)據(jù)加工與傳遞；用于數(shù)據(jù)加工與傳遞；無線傳感器技術(shù)無線傳感器技術(shù)，獲取物理狀態(tài)變，獲取物理狀態(tài)變動的信息，架起真實世界與虛擬世界的橋梁；動的信息，架起真實世界與虛擬世界的橋梁

20、；嵌入式智能嵌入式智能技術(shù)技術(shù)，物體具備被感知和識別功能；，物體具備被感知和識別功能；納米技術(shù)納米技術(shù)，使微小的，使微小的物體也能連接到網(wǎng)絡(luò)中。其中，物體也能連接到網(wǎng)絡(luò)中。其中，RFID處在物聯(lián)網(wǎng)的最前處在物聯(lián)網(wǎng)的最前端，是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的最關(guān)鍵技術(shù)。端，是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的最關(guān)鍵技術(shù)。9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)世界物聯(lián)網(wǎng)世界3. 物聯(lián)網(wǎng)的三個基本特征物聯(lián)網(wǎng)的三個基本特征2009年年10月月5日，在日，在ITU World 2009（世界電信展）（世界電信展）上，中國移動總裁王建宙指出，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備三個特征，上，中國移動總裁王建宙指出，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備三個特征，一是一是全面感知全面感知，即利用，即利用RFID、傳感

21、器、二維碼等隨時隨、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息；二是地獲取物體的信息；二是可靠傳遞可靠傳遞，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去；三是互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去；三是智能處理智能處理，利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理， 對物體實施智能化對物體實施智能化的控制。目前推廣物聯(lián)網(wǎng)的條件已經(jīng)接近成熟。的控制。目前推廣物聯(lián)網(wǎng)的條件已經(jīng)接近成熟。9.1.4 物聯(lián)網(wǎng)世界物聯(lián)網(wǎng)世界4. 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)的世

22、界里，所有在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，所有“物物”都有一個電子識別標(biāo)志，都有一個電子識別標(biāo)志，可以通過無所不在的傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳遞到互聯(lián)網(wǎng)上，實現(xiàn)可以通過無所不在的傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳遞到互聯(lián)網(wǎng)上，實現(xiàn)任何物體在任何時間、任何地點(diǎn)盡在掌握之中。任何物體在任何時間、任何地點(diǎn)盡在掌握之中。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)的融合、資源的共享、應(yīng)用的互通以物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)的融合、資源的共享、應(yīng)用的互通以及終端的互聯(lián)，并把所有信息服務(wù)綜合在一起。及終端的互聯(lián)，并把所有信息服務(wù)綜合在一起。目前世界物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都還處在信息采集的初級階段，將來目前世界物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都還處在信息采集的初級階段，將來要走向物物互聯(lián)、無處不在的感知，提供更好的服務(wù)、

23、更要走向物物互聯(lián)、無處不在的感知，提供更好的服務(wù)、更高的效率，還有很多技術(shù)及產(chǎn)業(yè)瓶頸要克服。高的效率，還有很多技術(shù)及產(chǎn)業(yè)瓶頸要克服。但實際上，國內(nèi)運(yùn)營商已經(jīng)推出了射頻支付、遠(yuǎn)程抄表、但實際上，國內(nèi)運(yùn)營商已經(jīng)推出了射頻支付、遠(yuǎn)程抄表、家庭安全監(jiān)控等應(yīng)用，這已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個初級表現(xiàn)。家庭安全監(jiān)控等應(yīng)用，這已經(jīng)是物聯(lián)網(wǎng)的一個初級表現(xiàn)。9.2 信息傳輸技術(shù)信息傳輸技術(shù) 為了實現(xiàn)復(fù)雜的信息處理、信息交換、信息共為了實現(xiàn)復(fù)雜的信息處理、信息交換、信息共享，信息需要各傳感器與計算機(jī)之間以及各計算享，信息需要各傳感器與計算機(jī)之間以及各計算機(jī)之間的傳輸。信息傳輸主要分為有線傳輸和無機(jī)之間的傳輸。信息傳輸主要分

24、為有線傳輸和無線傳輸，其中有線傳輸以光纖通信技術(shù)為典型代線傳輸，其中有線傳輸以光纖通信技術(shù)為典型代表；近距離無線傳輸以紅外技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)為典表；近距離無線傳輸以紅外技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)為典型代表，遠(yuǎn)距離無線傳輸則以衛(wèi)星通信為主。型代表，遠(yuǎn)距離無線傳輸則以衛(wèi)星通信為主。9.2.1 光纖通信原理光纖通信原理9.2.2 紅外和藍(lán)牙紅外和藍(lán)牙9.2.3 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信9.2.1 光纖通信原理光纖通信原理光纖通信（光纖通信（Optical Fiber Communication）是以）是以激激光為光源光為光源，以，以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)進(jìn)行的通信。進(jìn)行的通信。1966年，年，英籍華人高錕最先

25、提出用玻璃纖維進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信的英籍華人高錕最先提出用玻璃纖維進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信的設(shè)想。設(shè)想。1973年，美國康寧公司制成傳輸損耗只有年，美國康寧公司制成傳輸損耗只有20dB/km的光纖。同年，美國貝爾實驗室研制出能在常的光纖。同年，美國貝爾實驗室研制出能在常溫下連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器。這兩項技術(shù)的突破為光纖溫下連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器。這兩項技術(shù)的突破為光纖通信的實現(xiàn)鋪平了道路。通信的實現(xiàn)鋪平了道路。1976年，美國在芝加哥兩個相年，美國在芝加哥兩個相距距7km的電話局間首次進(jìn)行了光纖通信實驗，實現(xiàn)了一條的電話局間首次進(jìn)行了光纖通信實驗，實現(xiàn)了一條光纖能夠同時容納光纖能夠同時容納8000對用

26、戶通話。對用戶通話。9.2.1 光纖通信原理光纖通信原理光纖通信系統(tǒng)一般由光纖通信系統(tǒng)一般由計算機(jī)計算機(jī)、光端機(jī)和、光端機(jī)和光中繼器光中繼器等組成，如圖等組成，如圖9-49-4所示。所示。9.2.1 光纖通信原理光纖通信原理現(xiàn)代通信網(wǎng)的現(xiàn)代通信網(wǎng)的3大支柱是光纖通信、衛(wèi)星通信和無線電通大支柱是光纖通信、衛(wèi)星通信和無線電通信，而其中光纖通信是主體，其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個信，而其中光纖通信是主體，其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個方面：方面： 頻帶寬，通信容量大。頻帶寬，通信容量大。 損耗低，中繼距離長。損耗低，中繼距離長。 抗電磁干擾能力強(qiáng)，保密性好。抗電磁干擾能力強(qiáng)，保密性好。 尺寸小、重量輕。尺寸小

27、、重量輕。 光纖的原材料資源豐富。光纖的原材料資源豐富。9.2.2 紅外和藍(lán)牙通信技術(shù)紅外和藍(lán)牙通信技術(shù)1. 紅外通信技術(shù)紅外通信技術(shù)紅外通信技術(shù)利用紅外線來傳輸數(shù)據(jù)，由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會來建紅外通信技術(shù)利用紅外線來傳輸數(shù)據(jù)，由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會來建立統(tǒng)一的紅外通信標(biāo)準(zhǔn)，適合于低成本、跨平臺、點(diǎn)對點(diǎn)的立統(tǒng)一的紅外通信標(biāo)準(zhǔn)，適合于低成本、跨平臺、點(diǎn)對點(diǎn)的高速數(shù)據(jù)連接，尤其是嵌入式系統(tǒng)的短距離無線通信技術(shù)。高速數(shù)據(jù)連接，尤其是嵌入式系統(tǒng)的短距離無線通信技術(shù)。紅外通信技術(shù)具有紅外通信技術(shù)具有成本低廉成本低廉、連接方便連接方便、功耗低功耗低等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力差，兩個使用紅外紅外線

28、的波長較短，對障礙物的衍射能力差，兩個使用紅外通信的設(shè)備之間必須互相可見。紅外通信采用點(diǎn)對點(diǎn)的直線通信的設(shè)備之間必須互相可見。紅外通信采用點(diǎn)對點(diǎn)的直線數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率可達(dá)數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率可達(dá)16 Mb/s。紅外通信技術(shù)在紅外通信技術(shù)在20世紀(jì)世紀(jì)90年代比較流行，后來逐漸被藍(lán)牙年代比較流行，后來逐漸被藍(lán)牙和和WiFi所取代。盡管如此，目前仍有很多設(shè)備，例如，手機(jī)、所取代。盡管如此，目前仍有很多設(shè)備，例如，手機(jī)、筆記本電腦等仍保留了對紅外協(xié)議的兼容性。筆記本電腦等仍保留了對紅外協(xié)議的兼容性。9.2.2 紅外和藍(lán)牙通信技術(shù)紅外和藍(lán)牙通信技術(shù)2. 藍(lán)牙（藍(lán)牙（BluetoothBluetoo

29、th）技術(shù)）技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)是一種支持點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)的話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)藍(lán)牙技術(shù)是一種支持點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)的話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的短距離（一般的短距離（一般10m以內(nèi)）無線通信技術(shù)，是作為一種以內(nèi)）無線通信技術(shù)，是作為一種“電纜替代電纜替代”技術(shù)提出來的。它將內(nèi)嵌藍(lán)牙芯片的設(shè)備互技術(shù)提出來的。它將內(nèi)嵌藍(lán)牙芯片的設(shè)備互聯(lián)起來，提供話音和數(shù)據(jù)的接入服務(wù)，實現(xiàn)信息的自動交聯(lián)起來，提供話音和數(shù)據(jù)的接入服務(wù)，實現(xiàn)信息的自動交換和處理，已成為通信領(lǐng)域目前的一個新熱點(diǎn)。換和處理，已成為通信領(lǐng)域目前的一個新熱點(diǎn)。任意藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備一旦搜尋到另一個藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備，馬上任意藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備一旦搜尋到另一個藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備，馬上就可建立聯(lián)

30、系，無需用戶進(jìn)行任何設(shè)置，在無線電環(huán)境非就可建立聯(lián)系，無需用戶進(jìn)行任何設(shè)置，在無線電環(huán)境非常嘈雜的情況下，其優(yōu)勢更加明顯。常嘈雜的情況下，其優(yōu)勢更加明顯。藍(lán)牙技術(shù)因其無處不在的應(yīng)用場景和良好的發(fā)展趨勢，被藍(lán)牙技術(shù)因其無處不在的應(yīng)用場景和良好的發(fā)展趨勢，被公認(rèn)為最有前途的十大技術(shù)之一。公認(rèn)為最有前途的十大技術(shù)之一。9.2.2 紅外和藍(lán)牙通信技術(shù)紅外和藍(lán)牙通信技術(shù)紅外與藍(lán)牙做為目前常用的無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，紅外與藍(lán)牙做為目前常用的無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，在技術(shù)應(yīng)用上的主要特點(diǎn)如表在技術(shù)應(yīng)用上的主要特點(diǎn)如表9-1所示。所示。表表9-1 紅外與藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)比較紅外與藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)比較傳輸距離傳輸距離傳輸速率

31、傳輸速率安全性安全性成本成本應(yīng)用方面應(yīng)用方面藍(lán)牙藍(lán)牙10 m左右左右慢慢高高一般一般應(yīng)用廣，并持應(yīng)用廣，并持續(xù)發(fā)展續(xù)發(fā)展紅外紅外1 m左右左右快快高高低低技術(shù)成熟，應(yīng)技術(shù)成熟，應(yīng)用廣用廣9.2.3 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指具有空間通衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指具有空間通信能力的衛(wèi)星或星座，與地面信能力的衛(wèi)星或星座，與地面站及用戶終端協(xié)同合作，實現(xiàn)站及用戶終端協(xié)同合作，實現(xiàn)全球移動通信、廣播電視通信、全球移動通信、廣播電視通信、定位導(dǎo)航、氣象測繪、軍事國定位導(dǎo)航、氣象測繪、軍事國防等多種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。防等多種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。衛(wèi)星通信模式是一個一對多的衛(wèi)星通信模式是一個一對多的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，

32、圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，圖9-5所示為所示為衛(wèi)星通信的星形網(wǎng)絡(luò)連接示意衛(wèi)星通信的星形網(wǎng)絡(luò)連接示意圖。圖。9.2.3 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星衛(wèi)星和和地球站地球站兩部分組成。衛(wèi)星在空中起兩部分組成。衛(wèi)星在空中起中繼站的作用，即把地球站發(fā)上來的電磁波放大后再返送中繼站的作用，即把地球站發(fā)上來的電磁波放大后再返送回另一地球站。地球站則是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口，回另一地球站。地球站則是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口，地面用戶通過地球站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路。衛(wèi)星通信易地面用戶通過地球站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路。衛(wèi)星通信易于實現(xiàn)越洋和洲際通信。最適合衛(wèi)星通信的頻率是于實現(xiàn)越洋和洲際通信。最適合

33、衛(wèi)星通信的頻率是110GHz頻段，即微波頻段。為了滿足越來越多的需求，已頻段，即微波頻段。為了滿足越來越多的需求，已開始研究應(yīng)用新的頻段，如開始研究應(yīng)用新的頻段，如12GHz、14GHz、20GHz及及30GHz。據(jù)統(tǒng)計，近據(jù)統(tǒng)計，近10年間，世界各國提出的衛(wèi)星寬帶綜合業(yè)務(wù)通年間，世界各國提出的衛(wèi)星寬帶綜合業(yè)務(wù)通信方案多達(dá)信方案多達(dá)80100個?？梢灶A(yù)見，新一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)個?？梢灶A(yù)見，新一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)將向通信寬帶化、業(yè)務(wù)綜合化、移動終端多樣化、與將向通信寬帶化、業(yè)務(wù)綜合化、移動終端多樣化、與Internet（國際互聯(lián)網(wǎng)）一體化方向發(fā)展。（國際互聯(lián)網(wǎng)）一體化方向發(fā)展。9.2.3 衛(wèi)星通信衛(wèi)星

34、通信衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點(diǎn)有：衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點(diǎn)有：通信范圍大，只要衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋的范圍均可進(jìn)行通通信范圍大，只要衛(wèi)星發(fā)射的波束覆蓋的范圍均可進(jìn)行通信；不易受陸地災(zāi)害影響；建設(shè)速度快；易于實現(xiàn)廣播和信；不易受陸地災(zāi)害影響；建設(shè)速度快；易于實現(xiàn)廣播和多址通信；電路和話務(wù)量可靈活調(diào)整；同一信道可用于不多址通信；電路和話務(wù)量可靈活調(diào)整；同一信道可用于不同方向和不同區(qū)域。同方向和不同區(qū)域。衛(wèi)星通信的主要缺點(diǎn)有：衛(wèi)星通信的主要缺點(diǎn)有：衛(wèi)星通信由于兩地球站之間的電磁波傳播距離最小為衛(wèi)星通信由于兩地球站之間的電磁波傳播距離最小為7200km，信號到達(dá)會有延遲；，信號到達(dá)會有延遲；10GHz以上頻帶會受降以上

35、頻帶會受降雨雪的影響；天線易受太陽噪聲的影響。雨雪的影響；天線易受太陽噪聲的影響。9.3 信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)是指運(yùn)用計算機(jī)系統(tǒng)對信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加工、信息處理技術(shù)是指運(yùn)用計算機(jī)系統(tǒng)對信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加工、綜合、分類、存儲和顯示等的技術(shù)。信息處理技術(shù)作為信綜合、分類、存儲和顯示等的技術(shù)。信息處理技術(shù)作為信息系統(tǒng)中的核心技術(shù)，其研究領(lǐng)域非常廣泛，常見領(lǐng)域有：息系統(tǒng)中的核心技術(shù)，其研究領(lǐng)域非常廣泛，常見領(lǐng)域有：圖像信息處理、聲音信息處理、指紋識別、自動翻譯和模圖像信息處理、聲音信息處理、指紋識別、自動翻譯和模式識別等。式識別等。9.3.1 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理9.3.2 聲音信息處

36、理聲音信息處理9.3.3 指紋識別指紋識別9.3.4 自動翻譯自動翻譯9.3.5 模式識別模式識別9.3.1 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理又稱為又稱為計算機(jī)圖像處理計算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號，它是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程。轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程。1. 數(shù)字圖像處理的發(fā)展數(shù)字圖像處理的發(fā)展數(shù)字圖像處理技術(shù)源于數(shù)字圖像處理技術(shù)源于20世紀(jì)世紀(jì)20年代，作為一門學(xué)科形年代，作為一門學(xué)科形成于成于20世紀(jì)世紀(jì)60年代。早期的圖像處理以改善圖像質(zhì)量為年代。早期的圖像處理以改善圖像質(zhì)量為目的，輸入的是低質(zhì)量的圖像，輸出的是改善

37、質(zhì)量后的圖目的，輸入的是低質(zhì)量的圖像，輸出的是改善質(zhì)量后的圖像。數(shù)字圖像處理技術(shù)的大發(fā)展是從像。數(shù)字圖像處理技術(shù)的大發(fā)展是從20世紀(jì)世紀(jì)90年代初開年代初開始的，小波分析被認(rèn)為是信號與圖像分析在數(shù)學(xué)方法上的始的，小波分析被認(rèn)為是信號與圖像分析在數(shù)學(xué)方法上的重大突破，隨后數(shù)字圖像處理技術(shù)迅猛發(fā)展。重大突破，隨后數(shù)字圖像處理技術(shù)迅猛發(fā)展。9.3.1 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理2. 數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容有圖像數(shù)字化、圖像編碼壓數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容有圖像數(shù)字化、圖像編碼壓縮、圖像的增強(qiáng)和復(fù)原、圖像分割、圖像描述、圖像識別縮、圖像的增強(qiáng)和復(fù)原

38、、圖像分割、圖像描述、圖像識別等。數(shù)字圖像處理具有再現(xiàn)性好、處理精度高、適用面寬等。數(shù)字圖像處理具有再現(xiàn)性好、處理精度高、適用面寬和靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。和靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。1）圖像數(shù)字化）圖像數(shù)字化圖像數(shù)字化是把真實的圖像轉(zhuǎn)變成計算機(jī)能夠接受的存儲圖像數(shù)字化是把真實的圖像轉(zhuǎn)變成計算機(jī)能夠接受的存儲格式，并且達(dá)到以最小的數(shù)據(jù)量來不失真地描述圖像信息。格式，并且達(dá)到以最小的數(shù)據(jù)量來不失真地描述圖像信息。數(shù)字化過程分為采樣和量化兩個步驟。數(shù)字化過程分為采樣和量化兩個步驟。9.3.1 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理2. 數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容2）圖像編碼壓縮）圖像編碼壓縮圖像編碼的目

39、的是簡化圖像的表示方式，主要利用信息的圖像編碼的目的是簡化圖像的表示方式，主要利用信息的相關(guān)性和人類的視覺特性對圖像的冗余部分進(jìn)行壓縮，來相關(guān)性和人類的視覺特性對圖像的冗余部分進(jìn)行壓縮，來達(dá)到減小描述圖像數(shù)據(jù)量的目的。達(dá)到減小描述圖像數(shù)據(jù)量的目的。3）圖像的增強(qiáng)和復(fù)原）圖像的增強(qiáng)和復(fù)原圖像增強(qiáng)是是利用各種數(shù)學(xué)方法和變換手段將一副圖像中圖像增強(qiáng)是是利用各種數(shù)學(xué)方法和變換手段將一副圖像中有用的信息進(jìn)行增強(qiáng)，將無用的信息進(jìn)行抑制，提高圖像有用的信息進(jìn)行增強(qiáng)，將無用的信息進(jìn)行抑制，提高圖像的對比度和清晰度。圖像復(fù)原的主要目的是將退化的以及的對比度和清晰度。圖像復(fù)原的主要目的是將退化的以及模糊的圖像的原

40、有信息進(jìn)行恢復(fù)。模糊的圖像的原有信息進(jìn)行恢復(fù)。9.3.1 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理2. 數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容數(shù)字圖像處理研究的主要內(nèi)容4）圖像分割）圖像分割圖像分割就是將圖像分為若干個特定的、具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域。它是圖像分割就是將圖像分為若干個特定的、具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域。它是圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟。圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟。5）圖像描述）圖像描述將圖像分割為區(qū)域后，接下來就要將分割區(qū)域加以表示與描述，以方將圖像分割為區(qū)域后，接下來就要將分割區(qū)域加以表示與描述，以方便計算機(jī)處理。另外，圖像描述也是圖像識別的必要前提。便計算機(jī)處理。另外，圖像描述也是圖像識別的必要前提。6）圖像識別

41、）圖像識別圖像識別是利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識別各種不圖像識別是利用計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標(biāo)和對象。隨著圖像識別技術(shù)的不斷提高，模糊模式識別同模式的目標(biāo)和對象。隨著圖像識別技術(shù)的不斷提高，模糊模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式分類在圖像識別中也越來越受到重視。和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式分類在圖像識別中也越來越受到重視。9.3.1 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理3. 數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用領(lǐng)域航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用航天和航空技術(shù)方面的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用 通信工程方面的應(yīng)用通信工程方面的應(yīng)用 工業(yè)和工程方面的應(yīng)用

42、工業(yè)和工程方面的應(yīng)用 軍事、公安方面的應(yīng)用軍事、公安方面的應(yīng)用文化藝術(shù)方面的應(yīng)用文化藝術(shù)方面的應(yīng)用9.3.2 聲音信息處理聲音信息處理聲音是除文字、圖形圖像之外表達(dá)信息的另一種聲音是除文字、圖形圖像之外表達(dá)信息的另一種有效方式，在多媒體計算機(jī)中對聲音信息的處理有效方式，在多媒體計算機(jī)中對聲音信息的處理是必不可少的。在多媒體環(huán)境中加入各種音樂、是必不可少的。在多媒體環(huán)境中加入各種音樂、特殊聲效將使展現(xiàn)的畫面更加生動、富有感染力。特殊聲效將使展現(xiàn)的畫面更加生動、富有感染力。 9.3.3 指紋識別指紋識別指紋識別主要分為四個階段：指紋識別主要分為四個階段：讀取讀取指紋指紋、提取特征提取特征、保存數(shù)據(jù)

43、和比對保存數(shù)據(jù)和比對確認(rèn)確認(rèn)。首先，通過指紋識別器的讀。首先，通過指紋識別器的讀取設(shè)備讀取指紋圖像，然后，識別取設(shè)備讀取指紋圖像，然后，識別芯片對圖像進(jìn)行初步處理，使之更芯片對圖像進(jìn)行初步處理，使之更加清晰可辨。接下來，指紋辨識軟加清晰可辨。接下來，指紋辨識軟件建立指紋的件建立指紋的“數(shù)字表示特征數(shù)字表示特征”數(shù)數(shù)據(jù)，從指紋轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)。最后，據(jù)，從指紋轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)。最后，通過模糊比較的方法，把兩個指紋通過模糊比較的方法，把兩個指紋的模板進(jìn)行比較，計算出它們的相的模板進(jìn)行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配似程度，最終得到兩個指紋的匹配結(jié)果。結(jié)果。 9.3.4 自動翻譯自動翻

44、譯自動翻譯又稱為自動翻譯又稱為機(jī)器翻譯機(jī)器翻譯，是，是由語言學(xué)由語言學(xué)、數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)和和計算機(jī)技計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合術(shù)相結(jié)合而形成的一門新的邊緣科學(xué)，是應(yīng)用語言學(xué)的一而形成的一門新的邊緣科學(xué)，是應(yīng)用語言學(xué)的一個重要分支。個重要分支。20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來，自動翻譯技術(shù)的一個分支就是著手年代以來，自動翻譯技術(shù)的一個分支就是著手把機(jī)器翻譯和語音識別、語音合成相結(jié)合，進(jìn)行直接的口把機(jī)器翻譯和語音識別、語音合成相結(jié)合，進(jìn)行直接的口語翻譯。這方面的研究首先起源于對語音識別技術(shù)的研究。語翻譯。這方面的研究首先起源于對語音識別技術(shù)的研究。在有明確限定的領(lǐng)域中，語音識別技術(shù)一般能取得比較高在有明確限定的領(lǐng)域中，語音

45、識別技術(shù)一般能取得比較高的準(zhǔn)確率。最典型的經(jīng)驗主義方法是基于實例或模板的方的準(zhǔn)確率。最典型的經(jīng)驗主義方法是基于實例或模板的方法，其基本思想是研究語料庫中出現(xiàn)的句型，然后進(jìn)行通法，其基本思想是研究語料庫中出現(xiàn)的句型，然后進(jìn)行通用化處理并建立一個句型庫，在翻譯的時候，通過匹配庫用化處理并建立一個句型庫，在翻譯的時候，通過匹配庫中的模板就可以獲得可靠性較高的翻譯。中的模板就可以獲得可靠性較高的翻譯。9.3.4 自動翻譯自動翻譯另一種更加高級的模型是基于雙語語料的統(tǒng)計方法，這種另一種更加高級的模型是基于雙語語料的統(tǒng)計方法，這種方法從研究雙語語料句對之間的對位關(guān)系開始?；プg句對方法從研究雙語語料句對之間

46、的對位關(guān)系開始?；プg句對之間存在著不同層次上的對應(yīng)關(guān)系，通過統(tǒng)計的方法，可之間存在著不同層次上的對應(yīng)關(guān)系，通過統(tǒng)計的方法，可算出中文和英文詞匯之間的翻譯概率以及位置關(guān)系對翻譯算出中文和英文詞匯之間的翻譯概率以及位置關(guān)系對翻譯概率的影響，最終可通過純數(shù)學(xué)的方法來實現(xiàn)翻譯過程。概率的影響，最終可通過純數(shù)學(xué)的方法來實現(xiàn)翻譯過程。該方法目前在雙語的口語翻譯中逐步成為一種主流方法。該方法目前在雙語的口語翻譯中逐步成為一種主流方法。此外，找到適當(dāng)?shù)闹虚g語言一直是自動翻譯的理想。但由此外，找到適當(dāng)?shù)闹虚g語言一直是自動翻譯的理想。但由于自然語言的復(fù)雜性，要找到既完備又具有很強(qiáng)表達(dá)能力于自然語言的復(fù)雜性，要找到

47、既完備又具有很強(qiáng)表達(dá)能力的中間語言非常困難。不過，為了實現(xiàn)多國語言間的互譯，的中間語言非常困難。不過，為了實現(xiàn)多國語言間的互譯，中間語言是一個非常好的思路，那樣任何兩種語言之間的中間語言是一個非常好的思路，那樣任何兩種語言之間的翻譯所需的工作量只與語種的數(shù)量成正比。翻譯所需的工作量只與語種的數(shù)量成正比。9.3.4 自動翻譯自動翻譯現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上有不少自動翻譯的網(wǎng)站，例如，金山詞霸、有現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上有不少自動翻譯的網(wǎng)站，例如，金山詞霸、有道、道、google在線翻譯。據(jù)悉，目前，騰訊英文微博由金在線翻譯。據(jù)悉，目前，騰訊英文微博由金山詞霸負(fù)責(zé)自動翻譯，有道詞典提供日文和韓文等自動翻山詞霸負(fù)責(zé)自動翻譯，有

48、道詞典提供日文和韓文等自動翻譯，另有幾大翻譯合作伙伴也在接入中。該功能此后還將譯，另有幾大翻譯合作伙伴也在接入中。該功能此后還將覆蓋大部分海外用戶。覆蓋大部分海外用戶。自動翻譯減少了人工翻譯的量度和強(qiáng)度，在一些不需要仔自動翻譯減少了人工翻譯的量度和強(qiáng)度，在一些不需要仔細(xì)考慮語境的材料中，可以快速地達(dá)到目的。但是，高質(zhì)細(xì)考慮語境的材料中，可以快速地達(dá)到目的。但是，高質(zhì)量的自動翻譯語音翻譯還沒有取得實質(zhì)性的進(jìn)展，還存在量的自動翻譯語音翻譯還沒有取得實質(zhì)性的進(jìn)展，還存在很多不盡人意的地方。自動翻譯是一個很具挑戰(zhàn)性的人類很多不盡人意的地方。自動翻譯是一個很具挑戰(zhàn)性的人類科學(xué)工程，然而人類對挑戰(zhàn)的應(yīng)對也

49、是充滿智慧的，過去科學(xué)工程，然而人類對挑戰(zhàn)的應(yīng)對也是充滿智慧的，過去10年不斷取得進(jìn)展的語音翻譯也證明了這一點(diǎn)。雖然很難年不斷取得進(jìn)展的語音翻譯也證明了這一點(diǎn)。雖然很難為語音翻譯給出一個準(zhǔn)確的進(jìn)展時間表，但可以大膽地給為語音翻譯給出一個準(zhǔn)確的進(jìn)展時間表，但可以大膽地給出一個對未來展望的時間表，見表出一個對未來展望的時間表，見表9-2。9.3.4 自動翻譯自動翻譯時間時間10年之內(nèi)年之內(nèi)10年之后年之后20年之后年之后實現(xiàn)實現(xiàn)領(lǐng)域領(lǐng)域?qū)⒃趯嶒炇曳秾⒃趯嶒炇曳秶鷥?nèi)產(chǎn)生一般圍內(nèi)產(chǎn)生一般通用領(lǐng)域的翻通用領(lǐng)域的翻譯裝置譯裝置 將出現(xiàn)大量將出現(xiàn)大量語音翻譯應(yīng)語音翻譯應(yīng)用和產(chǎn)品用和產(chǎn)品 將會有無領(lǐng)域限制的將

50、會有無領(lǐng)域限制的翻譯系統(tǒng)，屆時人類翻譯系統(tǒng)，屆時人類的全球交流基本沒有的全球交流基本沒有障礙障礙9.3.5 模式識別模式識別所謂模式識別是指對表征事物或現(xiàn)象的各種形式的所謂模式識別是指對表征事物或現(xiàn)象的各種形式的(數(shù)值的、數(shù)值的、文字的和邏輯關(guān)系的文字的和邏輯關(guān)系的)信息進(jìn)行處理和分析，以對事物或現(xiàn)信息進(jìn)行處理和分析，以對事物或現(xiàn)象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程，是信息科學(xué)和人象進(jìn)行描述、辨認(rèn)、分類和解釋的過程，是信息科學(xué)和人工智能的重要組成部分。通俗一點(diǎn)講就是工智能的重要組成部分。通俗一點(diǎn)講就是機(jī)器識別機(jī)器識別、計算計算機(jī)識別機(jī)識別或或機(jī)器自動識別機(jī)器自動識別。 模式分類模式分類是模式識別

51、的主要任務(wù)和核心研究內(nèi)容。分類器是模式識別的主要任務(wù)和核心研究內(nèi)容。分類器設(shè)計是在訓(xùn)練樣本集合上進(jìn)行優(yōu)化的過程，也就是機(jī)器學(xué)設(shè)計是在訓(xùn)練樣本集合上進(jìn)行優(yōu)化的過程，也就是機(jī)器學(xué)習(xí)的過程。它研究的內(nèi)容包括信號、圖像和視頻的處理、習(xí)的過程。它研究的內(nèi)容包括信號、圖像和視頻的處理、分割、形狀和運(yùn)動分析等，以及面向應(yīng)用（例如：文字識分割、形狀和運(yùn)動分析等，以及面向應(yīng)用（例如：文字識別、語音識別、生物認(rèn)證、醫(yī)學(xué)圖像分析等）的方法和系別、語音識別、生物認(rèn)證、醫(yī)學(xué)圖像分析等）的方法和系統(tǒng)研究。統(tǒng)研究。9.3.5 模式識別模式識別一個典型的模式識別系統(tǒng)一一個典型的模式識別系統(tǒng)一般由般由信息獲取信息獲取、預(yù)處理預(yù)

52、處理、特特征提取選擇征提取選擇、分類決策分類決策及及分分類器設(shè)計類器設(shè)計五部分組成。分類五部分組成。分類器設(shè)計在訓(xùn)練過程中完成，器設(shè)計在訓(xùn)練過程中完成，利用樣本進(jìn)行訓(xùn)練，確定分利用樣本進(jìn)行訓(xùn)練，確定分類器的具體參數(shù)，而分類決類器的具體參數(shù)，而分類決策在識別過程中起作用，對策在識別過程中起作用，對待識別的樣本進(jìn)行分類決策。待識別的樣本進(jìn)行分類決策。 9.3.5 模式識別模式識別研究計算機(jī)模式識別的目的是讓研究計算機(jī)模式識別的目的是讓機(jī)器具備人的感知和認(rèn)知機(jī)器具備人的感知和認(rèn)知能力能力，代替人完成繁重的信息處理工作代替人完成繁重的信息處理工作。目前，模式識別。目前，模式識別的研究盡管取得了一定進(jìn)展

53、，但計算機(jī)的模式識別能力與的研究盡管取得了一定進(jìn)展，但計算機(jī)的模式識別能力與人的模式識別（視覺、聽覺感知）能力相比，在性能上仍人的模式識別（視覺、聽覺感知）能力相比，在性能上仍相差很遠(yuǎn)，這是由于目前對人的感知過程的機(jī)理和大腦結(jié)相差很遠(yuǎn)，這是由于目前對人的感知過程的機(jī)理和大腦結(jié)構(gòu)還不是很了解，進(jìn)一步研究人的感知機(jī)理并借鑒該機(jī)理構(gòu)還不是很了解，進(jìn)一步研究人的感知機(jī)理并借鑒該機(jī)理設(shè)計新的模式識別計算模型和方法將是未來的一個重要研設(shè)計新的模式識別計算模型和方法將是未來的一個重要研究方向。究方向。9.4 IT 應(yīng)用大視角應(yīng)用大視角9.4.1 導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)9.4.2 3S技術(shù)技術(shù)9

54、.4.3 智能機(jī)器人智能機(jī)器人9.4.4 智能大廈智能大廈9.4.1 導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)航系統(tǒng)。 世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)美國：美國：GPS 歐洲：歐洲：Galileo系統(tǒng)系統(tǒng)俄羅斯：俄羅斯：GLONASS中國：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中國：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)9.4.1 導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)1. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（Global Position System）由）由空間部分空間部分、地面監(jiān)控部分和地面監(jiān)控部分和用戶接

55、收機(jī)用戶接收機(jī)三大部分組成，三者具有各自三大部分組成，三者具有各自獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)地配合而缺一不可的整體獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)地配合而缺一不可的整體系統(tǒng)。系統(tǒng)。GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動速度和時間信息。收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動速度和時間信息。 9.4.1 導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)1. 全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（GPS）GPS的主要特點(diǎn)有：的主要特點(diǎn)有：高

56、精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便。高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便。 GPS的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個方面：的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個方面：陸地應(yīng)用陸地應(yīng)用海洋應(yīng)用海洋應(yīng)用航空航天應(yīng)用航空航天應(yīng)用9.4.1 導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)導(dǎo)航與衛(wèi)星定位技術(shù)2. 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是繼美國全球定位系統(tǒng)（）是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯（和俄羅斯（GLONASS）之后的第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。）之后的第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端空間端、地面端地面端和和用戶端用戶端三部分組成。三部

57、分組成。 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為我國重要的空間和信息化基礎(chǔ)設(shè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為我國重要的空間和信息化基礎(chǔ)設(shè)施，在交通、通信、電力、金融、氣象、海洋、國防等領(lǐng)域施，在交通、通信、電力、金融、氣象、海洋、國防等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在應(yīng)用系統(tǒng)的廣度和深發(fā)揮重要作用。中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在應(yīng)用系統(tǒng)的廣度和深度方面都超越了度方面都超越了GPS，北斗全球的應(yīng)用推廣工作正在有序展，北斗全球的應(yīng)用推廣工作正在有序展開。開。9.4.2 3S技術(shù)技術(shù)遙感（遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)）和全球定位系統(tǒng)（GPS）有機(jī)地結(jié)合在一起來應(yīng)用，稱為）有機(jī)地結(jié)合在一

58、起來應(yīng)用，稱為3S技術(shù)。技術(shù)。1. 遙感（遙感（RS） 遙感（遙感（Remote Sensing）技術(shù)是）技術(shù)是20世紀(jì)世紀(jì)60年代迅速年代迅速發(fā)展起來的一門綜合性空間探測技術(shù)，至今已經(jīng)經(jīng)歷了地發(fā)展起來的一門綜合性空間探測技術(shù)，至今已經(jīng)經(jīng)歷了地面遙感、航空遙感和航天遙感三個階段。從廣義理解，遙面遙感、航空遙感和航天遙感三個階段。從廣義理解，遙感泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測，包括對電磁場、力場、感泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測，包括對電磁場、力場、聲波以及地震波的探測。狹義是指基于電磁輻射場的探測聲波以及地震波的探測。狹義是指基于電磁輻射場的探測和成像過程。一般認(rèn)為，遙感指使用各種傳感器對物體的和成像

59、過程。一般認(rèn)為，遙感指使用各種傳感器對物體的電磁波的輻射、反射特性的探測，并根據(jù)其特性對物體的電磁波的輻射、反射特性的探測，并根據(jù)其特性對物體的性質(zhì)、特征和狀態(tài)進(jìn)行分析的理論、方法和應(yīng)用的科學(xué)技性質(zhì)、特征和狀態(tài)進(jìn)行分析的理論、方法和應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。術(shù)。9.4.2 3S技術(shù)技術(shù)1. 遙感（遙感（RS）遙感技術(shù)系統(tǒng)一般由空遙感技術(shù)系統(tǒng)一般由空間信息采集系統(tǒng)間信息采集系統(tǒng)、地面接收地面接收和和預(yù)處預(yù)處理系統(tǒng)理系統(tǒng)、地面實況調(diào)查系統(tǒng)地面實況調(diào)查系統(tǒng)和和信息分析應(yīng)用系統(tǒng)信息分析應(yīng)用系統(tǒng)組成。組成。目前，遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、目前，遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、海洋、氣象、水

60、文、軍事、環(huán)保、考古、野生動物保護(hù)等領(lǐng)域。氣象、水文、軍事、環(huán)保、考古、野生動物保護(hù)等領(lǐng)域。我國遙感技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，不僅可以直接接收、處我國遙感技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，不僅可以直接接收、處理衛(wèi)星的遙感信息，而且具有航空航天遙感信息采集的能理衛(wèi)星的遙感信息，而且具有航空航天遙感信息采集的能力，能夠自行設(shè)計制造航空攝影機(jī)、全景攝影機(jī)、紅外線力，能夠自行設(shè)計制造航空攝影機(jī)、全景攝影機(jī)、紅外線掃描儀、多炮譜掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)等多種用途的掃描儀、多炮譜掃描儀、合成孔徑側(cè)視雷達(dá)等多種用途的航空航天遙感儀器和用于地物波譜測定的儀器。航空航天遙感儀器和用于地物波譜測定的儀器。9.4.2 3S技術(shù)技術(shù)