物联网重大专项课题指南文档格式.docx
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在二年的时间内,建成一个国内领先的物联网系统平台,在物联网体系结构、超高频射频标签、光学标签、无线传感器网络、泛在通信和融合信息网络、物联网隐私保护和信息安全、信息传感核心材料与关键技术等多个方向开展系统的研究,掌握在国内外有竞争力的前沿技术,基于技术研究成果开发若干物联网示范应用系统,并在系统平台上验证研究成果,演示应用系统。
二、课题研究指南:
课题1物联网体系结构研究
研究目标:
根据物联网的技术特征、应用特点和服务需求,提出物联网的一般体系结构;
根据特定应用领域的特点,提出适应这些应用领域需求的特定的物联网体系结构;
根据研究结果形成物联网体系结构的标准提案。
研究内容:
(1)研究物联网一般体系结构。
根据物联网的应用需求和技术条件,提炼出物联网的网络能力、服务类型、选用技术、与互联网和已有通信网络的关联,确定物联网的感知域、接入域、核心网络域、应用域的结构,各个域的结点类型及互联方式,域内和域间接口及分层协议结构,以及安全、控制、管理等支撑平面结构。
(2)研究典型应用领域物联网的特定结构。
根据典型领域特定的应用需求和技术条件,提炼出该领域物联网特定的网络能力、服务类型和选用技术,确定在物联网一般体系结构的基础上,需要新增或改进的系统结构、结点类型、接口及协议结构,重点是感知域和应用域的特定结构。
(3)研究物联网与互联网和已有通信网的互连体系结构。
根据物联网物物互联、物人互联、信息互联、应用互联的需求,确定互连体系结构提供的服务,采用的技术,可靠性、实时性和安全性机制以及接口规范。
技术要求:
(1)所提出的物联网体系结构应该是开放、自治、安全、可扩展的,支持异构网络和异构信息融合,充分考虑泛在智能的网络分布。
(2)所提出的物联网体系结构不但支持物物互联,而且支持信息互联;
不但包含连接网络结构,而且包含业务应用结构;
不但考虑单个应用,而且考虑不同应用间的协同。
(3)特定应用领域的物联网体系结构是在物联网一般体系结构基础上的扩展和局部更新,应该最大限度地重用一般体系结构。
(4)根据研究结果应形成物联网体系结构标准提案,提交相关标准化组织,与国际和国内物联网标准化进程同步。
课题2超高频射频标签(RFID)系统
根据目前我国超高频与微波RFID系统技术上仍有不少薄弱点,自己的标准也尚未完善的现实情况,研究超高频与微波RFID系统的关键技术、标准及其安全等问题,提升我国在该领域的技术实力。
(1)超高频RFID系统实现技术:
研究900MHz和2.4GHz频段超高频RFID系统各种不同的技术方案,特别是在不增加读写器发射功率的前提下,通过降低启动标签的功率门限来增加其工作距离的可行性与设计技术。
(2)超高频RFID系统安全技术:
研究无源RFID系统可靠性技术和安全机制,提高在有液体和金属制品干扰条件下的标签识别的准确率,提供对数据的完备保密和抗攻击能力。
(3)标准化研究:
研究超高频RFID系统的频谱分配、技术指标和数据格式定义的标准,解决不同厂商超高频RFID产品的兼容性问题。
(1)RFID系统的工作距离>
10米
(2)RFID标签的准确识别率>
80%
(3)RFID数据有可靠的保密和抗攻击能力
(4)提出新的超高频RFID的技术标准
课题3光学标签(OID)理论与技术
研究面向未来的大容量、高速率光学标签(OpticalID,简称OID)理论与技术,以及OID在典型智能系统中的应用。
(1)研究光学条码的增容技术、远距传感技术和高灵敏度检测技术。
(2)研究OID系统原理,包括:
信息记录方法、信息读取方法、信息调制方法。
(3)研究OID系统技术,包括:
信道特性、编码解码方式、安全加密技术、标签码数字图像处理与识别、方向传感和空间定位技术。
(4)研究OID标签和OID识别器的设计与制作工艺。
(5)研究OID在智能交通、智能建筑等智能系统中的应用,OID在光无线宽带接入系统中的应用。
(1)研制出新型OID。
其主要技术指标为:
记录面积:
0.1~1cm2;
信息密度:
0.1~1.0Mb/cm2;
(2)研制出OID识别器。
读出方式:
非接触式;
识别距离:
0.1~3m。
(3)提出OID的技术标准;
(4)实现一个OID产业化的应用示范。
课题4无线传感器网络技术
研究无线传感器网络技术,运用多学科知识综合和交叉,提出在微型化、可靠性和有限能量供给的约束条件下,无线传感器网络组网、信息感知、时空域控制等关键技术的解决方案。
研究无线传感器网络节点设计技术,运用嵌入式系统技术,研制满足物联网应用要求的关键节点设备。
(1)研究无线传感器网络组网技术:
根据不同物联网应用的特点,考虑物物通信方式、物体移动性、信息感知频度和时延性能、是否有基础设施支持等多种因素,研究适用的组网模式及其性能。
根据低能耗运行的要求,研究网络拓扑的时间控制、空间控制和逻辑控制技术。
(2)研究无线传感器网络的链路层技术和网络层技术:
根据复杂环境下短距离无线链路特性、高密度短报文发送应用特征、网络拓扑受控动态变化的特点,研究能有效利用网络容量、降低能耗的MAC层协议。
运用跨层设计、网络编码、单跳组播等技术,研究能有效减少转发次数、提高网络容量和效率的路由协议。
(3)研究无线传感器网络的QoS保障和可靠性技术:
研究确保节点和网络在恶劣环境下长时间可靠工作、控制节点感知误警概率的可靠性技术,有效检测失效节点的技术以及降低节点失效网络影响的容错技术。
(4)研究无线传感器网络的时域和空域控制技术:
研究时间同步技术,支持节点间的对时,抑制时钟抖动和漂移,满足实时信息采集的要求;
研究定位跟踪技术,提出低能耗的节点自定位技术和网络域内的目标定位技术。
(5)研究无线传感器网络的感知信息有效传递技术:
运用数字信号处理技术,研究和提出感知信息压缩和本地聚合技术,根据信息类别、重要程度、时空关联等信息标度,有效降低传送信息的冗余度,减少节点和网络资源的消耗。
(6)研究无线传感器网络的节点设计技术:
根据能量供给有限的嵌入式智能系统的要求,选用适用的硬件和软件平台,研制关键的节点设备及网关设备,实现感知功能、计算功能、通信功能和安全功能。
(1)无线传感器网络技术的研究,要针对项目确定的示范应用,有针对性地提出特定应用类型适用的技术和解决方案,并给出性能评估。
(2)所提出的无线传感器网络技术,应具有良好的可扩展性,应能支持在1000个节点规模的无线传感器网络中的应用,或者实现1-2个产业化的应用示范。
(3)研制能感知、处理、传输、管理音频、图像、视频等多媒体信息的无线多媒体传感器网络节点;
能将无线传感器网络无缝接入多类型异构网络的无线传感器网络网关节点设备;
能聚合多径接收信息、压缩冗余信息、实现信息转发的汇聚节点。
(4)研究能使用由自然环境能量转换成的电能供电长时间工作的、仅具感知和通信功能的简单传感节点。
课题5泛在通信和融合信息网络技术
研究泛在通信网络技术,通过异构网络融合和协同,支持物联网物物通信海量信息的承载,提出基于已有无线通信网络实现机器到机器(M2M)应用的解决方案。
研究融合信息网络技术,运用智能信息处理和中间件技术支持物联网海量传感信息的融合、推理和决策,为物联网应用提供物理世界的信息接口。
(1)研究支持物联网海量信息承载的泛在无线通信网络技术:
根据物联网物物相联、大量不同类型感知信息交互的特点,研究自适应负荷控制技术、频谱资源感知和综合调度技术、异构网络协同和网络选择技术、包含网络自配置/自优化/自维护能力的自组织网络(SON,selforganizationnetwork)技术,有效提高网络容量,确保信息传送的服务质量。
(2)研究简化的传感节点无线接入协议:
根据传感节点能量有限、单节点传感数据量小而系统传感信息总量巨大、无线资源匮乏的特点,以简单高效为设计原则,采用非IP协议技术,研究无线通信系统简化的传感节点接入协议。
(3)研究支持物联网感知信息融合的海量信息智能处理技术:
研究海量数据的数据空间组织、存储与索引技术,数据空间的数据关联和数据模型技术,大容量数据的实时挖掘技术,基于关联数据推理的情境感知信息提取。
(4)研究支持物联网统一应用平台的中间件技术:
研究多源异构感知信息的语义数据模型,定义面向应用层的开放式业务接口,确定具有语义操作能力的中间件软件结构,实现物理世界信息和虚拟网络应用的关联。
考核目标:
(1)和运营商合作,结合运营商的无线网络,开发M2M接入协议和应用平台。
(2)提出的泛在无线通信网络技术,应有充分的性能仿真验证,并能在本项目的系统平台上部分实现并演示。
(3)开发具有语义解释和知识推理能力的、安全的物联网中间件软件,并能部署在本项目系统平台上演示使用。
(4)提出物联网频谱资源分配和管理技术以及相应的标准建议。
(5)提出物联网中间件面向应用层的开放式业务接口标准提案。
课题6物联网隐私保护和信息安全技术
根据物联网体系结构及应用需求,提出物联网安全体系框架;
根据嵌入式智能系统能量受限的约束条件,研究物联网特定的安全和隐私保护技术,探求平衡复杂度和安全性能、解决安全和个人隐私矛盾的新方法和新思路,并向相关标准化组织提交标准提案。
(1)研究物联网隐私和个人数据保护策略、隐私同态技术:
研究的技术能防止个人隐私和数据泄漏,拒绝物联网信息的非授权访问,防范恶意用户通过跟踪携带个人信息的物体从物联网中非法抽取和分析社会网络信息,建立可信的物联网应用环境。
(2)研究物联网信息安全体系和信息安全技术:
研究物联网特定的数据加密和密钥管理协议、授权和访问控制策略和入侵防护方案,解决在物联网应用背景下,由于网络开放和无线广播所带来的安全隐患,抵御对于物联网节点的物理攻击、窃听网络造成的信息泄露、伪造信息和信号干扰发起的空间攻击。
(3)研究物联网可信计算关键技术:
研究可信证书的安全存储,安全策略的可靠部署和验证机制,分布式防火墙,面向虚拟组织的可信安全保障机制,可信的资源和服务访问控制机制,网络安全监控和自适应调整机制。
研究物联网可信终端模型,构建基于嵌入式系统的可信终端硬件平台,采用生物特征认证或TPM方式,保证信息源的可信性。
(4)研究无线传感器网络安全关键技术:
研究无线传感器网络的安全协议,加解密技术,接入认证与信
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