前言

这本书是我在清华开设物联网课程的实践教材。该课程的授课对象是较高年级的本科生，他们已经掌握了较多的计算机基础知识，对物联网的概念也有一定了解。在这个阶段，学生已经进行过物联网导论的学习，主要缺乏的是物联网系统中的实际动手体验，因而，对物联网系统和应用背后的原理的理解不够深刻。这个情况很大程度上是由于缺少针对性的物联网系统实践代码与教程，学生很难从零开始进行一个实际系统的实现。我从刚开始接触物联网领域到现在完成了数十个物联网系统和应用，很多都需要从零开始写代码、搭建实验平台，甚至很多时候连硬件设备都没有，中间走了很多弯路、踩了很多坑。因此，我想到将自己的经验和知识积累整理成本书，供读者参考，希望能够为大家的物联网探索初旅程提供一些帮助。

本书主要围绕物联网通信和感知展开，主要包括核心原理介绍和实现教程，最大的特点是每一部分都提供了代码，学生可以自己上手进行运行和调试。这些代码不仅包括对物联网通信感知的原理的验证与展示，还包括组内最新研究论文的代码，以及相关的国内外前沿研究工作的代码实现。代码覆盖了从基础原理到科研前沿的不同深度的技术和方法，希望不同层次基础的读者都能够从本书中得到收获。我们团队的主要研究方向是物联网通信和感知，也完成了很多不同的真实系统，如当时世界上规模最大的室外多跳自组网传感网系统、低功耗传输协议、低功耗广域网、无源低功耗广域网、室内动作感知和定位系统等，在利用物联网泛在信号（无线、声波、可见光等）进行通信和感知方面积累了一些经验，希望能够分享给大家。 在总体上，本书的组织按照如下的方式： 

（1） 物联网基本概念；

（2） 物联网通信；

（3） 物联网感知；

（4） 物联网系统实现；

（5） 物联网智能感知前沿应用。

书中的每部分都包含了原理介绍和代码实现，代码实现中既包含了非常基础概念的理解，如FFT、滤波等，也包含了复杂代码实现，如组内论文和其他的前沿论文的代码等。在准备材料的过程中，本书也有所舍弃，对于大部分导论书籍中反复提到的概念，就不在本书中赘述。对于本团队不太熟悉的方向，也不会进行过多的介绍。

本书主要适合以下几种情况使用： 

（1） 刚刚接触物联网领域的读者可以通过阅读本书理解该领域的一些基本技术和前沿论文。我也将本书作为前期阅读材料提供给申请进入我的研究组的读者，让他们在进组之前对整体研究方向有一个基本了解，有利于读者做出适合自己的选择。

（2） 已经进入物联网领域的研究人员，可以参考本书中的前沿技术基础的实现，帮助他们快速入门相关技术实现。

（3） 本书可以作为物联网通信、感知等课程的基础，与其他教材搭配使用。本书中也有很多的思考问题和课后习题，可以作为课程作业布置的基础。材料配套的PPT也在尽快完善，希望也能够发给大家作为参考。

（4） 因为本书中包含了大量的代码实现，可以作为物联网感知与通信类实验课程材料基础，在此基础上可以方便教师建立相关实验体系。总体来看，本书致力于做到既适合计算机专业缺少通信背景知识的人来阅读，又能够作为通信等专业的辅助阅读和实验材料。

物联网是一个很大的方向，一本书很难在覆盖全部细分方向的同时还能保持理论和技术的深度。因此，本书在几个最具代表性的物联网前沿方向上进行深入探讨，而不是使其成为一个大而不专的科普性读物。本书包含了大量的个人观点和理解，难免会存在问题，欢迎大家在使用本书的过程中指出不足、提出问题、多多交流。

本书是本组在物联网方向具体研究内容上的一些经验总结，在此感谢组内的每一位成员，特别感谢童率、宋知朋、徐振强、杨景、董柏顺、陈倩、陈亦捷、张嘉睿、江晋彦、焦俊人等，他们在本书的编写过程中做出了很大贡献。

王继良

2024年9月