基本信息
书名:面向复杂环境监测的无线传感网络技术研究
定价:69.00元
作者:詹杰 刘宏立 张杰
出版社:人民邮电出版社
出版日期:2014-09-01
ISBN:9787115367044
字数:
页码:
版次:1
装帧:平装
开本:16开
商品重量:0.4kg
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无线传感网络外已经有了二三十年的研究积累,出现了大量的研究成果,但真正将无线传感网络投入应用还很少。
内容提要
《面向复杂环境监测的无线传感网络技术研究》关注复杂环境下面向环境应用的无线传感器网络设计问题,包括物理层的调制解调方式、商业协议的应用性能分析、监测应用中的节点定位、动态跟踪、定位安全、复杂环境下的节点部署和动态拓扑控制、路由和数据传播等在监测应用中必须要解决的问题,对每项问题都讨论了研究的思路并提出了有效的解决方案。
《面向复杂环境监测的无线传感网络技术研究》可以作为从事无线传感器网络、物联网领域的科学研究、产业应用等方面专业人士的参考书,也适用于高等院校电子、通信类专业的教师、研究生和高年级学生将其作为技术指导书。
目录
章 无线传感器网络简介
1.1 无线传感器网络概述
1.2 无线传感器网络应用范围
1.3 无线传感器网络设计目标
1.4 无线传感器网络设计挑战
1.5 无线传感器网络的技术背景
1.5.1 微机电系统技术
1.5.2 无线通信技术
1.5.3 硬件和软件平台
1.5.4 无线传感器网络标准
1.6 本书特色
1.7 本书的组织安排
参考文献
第2章 无线传感器网络体系结构与协议栈
2.1 概述
2.2 无线传感器网络的体系结构
2.2.1 传感节点结构
2.2.2 网络结构
2.3 无线传感器网络的分类
2.3.1 静止和移动网络
2.3.2 确定络和非确定络
2.3.3 静止汇聚节点网络和移动汇聚节点网络
2.3.4 单汇聚节点网络和多汇聚节点网络
2.3.5 单跳网络和多跳网络
2.3.6 自配置网络和非自配置网络
2.3.7 同构网络和异构网络
2.4 无线传感器网络协议栈
2.4.1 应用层
2.4.2 传输层
2.4.3 网络层
2.4.4 数据链路层
2.4.5 物理层
2.5 媒体访问控制协议
2.5.1 MAC层协议的特征
2.5.2 MAC层协议设计的限制
2.5.3 协议设计需考虑因素
2.5.4 MAC层的设计目标
2.6 无线传感器网络的典型MAC层协议
2.6.1 基于竞争的协议
2.6.2 无需竞争协议
2.6.3 混合协议
2.6.4 跨层MAC协议
2.7 无线传感器网络各类MAC协议比较
2.8 本章小结
参考文献
第3章 无线传感器网络的标准化
3.1 概述
3.2 IEEE 802.15.4标准
3.2.1 MAC层的概述
3.2.2 信道接入
3.2.3 数据传输模型
3.2.4 MAC层服务
3.2.5 安全性
3.3 ZigBee标准
3.3.1 网络层
3.3.2 应用层
3.3.3 ZigBee的安全性
3.4 本章小结
参考文献
第4章 微功耗射频调制解调方法设计
4.1 微功耗射频物理层设计
4.2 全数字调制方法设计
4.2.1 数字调制的基本流程
4.2.2 数字调制算法分析
4.2.3 数字调制方法的简化
4.2.4 实现结果分析
4.3 全数字解调方法设计
4.3.1 数字解调的基本流程
4.3.2 基于截断误差和截断数据的可变步长自适应均衡算法
4.3.3 自适应均衡算法原理
4.4 CCVSLMS算法
4.4.1 CCVSLMS算法性能分析
4.4.2 基于LS准则的频偏估计算法改进及补偿方法
4.4.3 LS频偏估计算法改进原理
4.4.4 改进频偏估计算法性能分析
4.4.5 频偏补偿方法
4.4.6 具有纠错功能的差分解调方法
4.4.7 基于瞬时标定功率的自适应帧检测方法
4.4.8 瞬时标定功率的自适应门限原理
4.4.9 低复杂度的帧检测方法设计
4.5 全数字调制解调处理方法的性能仿真与分析
4.6 全调制解调信号处理方法的FPGA验证
4.7 本章小结
参考文献
第5章 ZigBee协议性能分析
5.1 公用频段短距离无线通信技术比较
5.1.1 ZigBee的抗干扰特性分析
5.1.2 共存性分析
5.1.3 ZigBee协议的安全性
5.2 ZigBee星型拓扑网络接入概率分析
5.2.1 IEEE 802.11 MAC协议
5.2.2 CSMA/CA算法
5.2.3 马尔可夫链模型
5.2.4 ZigBee星型网络的MAC层接入模型
5.3 ZigBee星型拓扑网络延时性分析
5.4 基于信道空闲评估的CSMA/CA算法改进
5.4.1 改进算法
5.4.2 改进的数学模型
5.4.3 改进算法仿真结果与性能分析
5.5 本章小结
参考文献
第6章 无线传感器网络定位追踪研究
6.1 节点定位的必要性
6.2 定位算法分类
6.2.1 测距和非测距定位算法
6.2.2 静止和移动节点定位算法
6.2.3 和相对定位算法
6.2.4 紧密耦合和松散耦合定位算法
6.3 定位算法与追踪技术的研究现状
6.3.1 静止节点定位系统现状
6.3.2 移动节点定位系统现状
6.3.3 目标追踪算法现状
6.4 RSSI测距技术
6.4.1 RSSI测量原理
6.4.2 RSSI测量值获取
6.4.3 RSSI测距实验方案设计
6.4.4 RSSI实验数据处理
6.4.5 测距数据处理结果对比分析
6.5 基于动态权重的固定节点定位算法
6.5.1 基于RSSI的质心定位算法
6.5.2 基于RSSI的加权质心定位算法
6.5.3 静态权重质心定位算法实验
6.5.4 GFDWCL定位算法
6.6 无线传感网络中目标追踪研究
6.6.1 目标节点移动情况分类
6.6.2 无线传感器网络应用于目标追踪的优势
6.6.3 目标追踪主要研究内容
6.6.4 目标追踪技术所面临的主要问题
6.6.5 目标追踪研究的基本内容
6.6.6 移动目标追踪QoS评估体系指标
6.7 基于大簇的速度自适应追踪算法
6.7.1 算法基本思想和方法策略
6.7.2 CCCP移动节点快速定位算法
6.7.3 CCCP算法的结构
6.7.4 CCCP算法定位处理过程
6.7.5 算法的定位精度与锚节点数量的关系
6.7.6 CCCP算法优化
6.7.7 基于CCCP的移动目标追踪
6.8 本章小结
参考文献
第7章 无线传感器网络安全定位策略
7.1 定位系统安全分析
7.1.1 无线传感器网络攻击分类
7.1.2 针对定位系统的攻击分析
7.1.3 定位算法面临的攻击
7.2 WSN定位系统中常见恶意攻击
7.3 定位系统安全策略
7.3.1 安全定位系统设计思路
7.3.2 基于加密实现安全定位的算法
7.3.3 距离界限协议实现安全定位
7.3.4 VM安全定位机制
7.3.5 SLA安全定位机制
7.3.6 Serloc安全定位算法
7.3.7 基于标签的Dv-Hop定位算法
7.3.8 入侵及异常检测与隔离技术
7.3.9 顽健性的节点定位算法
7.4 DPC安全定位算法
7.4.1 预备知识
7.4.2 恶意节点定位攻击分析
7.4.3 安全定位算法需解决的问题
7.4.4 安全定位算法结构
7.4.5 安全测距算法
7.4.6 虚节点滤除算法
7.5 DPC算法性能
7.5.1 算法可行性证明
7.5.2 算法特例说明
7.5.3 算法能耗分析
7.5.4 滤除算法重复次数讨论
7.5.5 算法对节点密度要求
7.5.6 平面合并算法
7.6 DPC算法对各种攻击的工作过程
7.7 DPC算法实验分析
7.7.1 算法门限值讨论
7.7.2 DPC算法小结
7.8 本章小结
参考文献
第8章 无线传感器网络覆盖控制技术
8.1 节点部署算法概述
8.1.1 采用确定放置的部署技术
8.1.2 采用抛洒且节点不具移动能力的部署技术
8.1.3 采用抛洒且节点具移动能力的部署技术
8.1.4 节点部署的评价指标
8.2 无线传感器网络在矿井的部署
8.2.1 小型区域的部署算法
8.2.2 大型区域的部署算法
8.2.3 井下巷道特殊区域的节点部署算法
8.2.4 优化部署算法仿真及性能分析
8.3 井下无线传感器网络的拓扑控制
8.3.1 节点自移动控制算法
8.3.2 邻居节点发现协议
8.3.3 边界移动节点调度控制
8.4 基于“虚拟力”的拓扑控制技术
8.4.1 虚拟力算法改进
8.4.2 VFA算法优化
8.5 “自愈”拓扑控制算法仿真与性能分析
8.6 本章小结
参考文献
第9章 面向小区无线抄表系统的数据路由设计
9.1 无线抄表系统特点
9.2 典型WSN分簇路由协议
9.2.1 LEACH协议
9.2.2 PEGASIS和Hierachical-PEGASIS协议
9.2.3 TEEN和APTEEN协议
9.2.4 DCHS协议
9.3 适合无线抄表网络的能量均衡多层分簇路由算法
9.3.1 无线抄表系统模型
9.3.2 网络簇头选举策略
9.3.3 网络优簇数分析
9.3.4 簇内单/多跳混合通信算法
9.3.5 EEMLC算法仿真与性能分析
9.4 EEMLC路由算法的实现
9.4.1 簇区域确定与节点成簇
9.4.2 抄表网络路由树的建立
9.4.3 表计数据的传输
9.4.4 数据路由的维护
9.5 本章小结
参考文献
作者介绍
文摘
序言
我最近一直在寻找一些能够帮助我理解当前科技发展前沿的读物,而《面向复杂环境监测的无线传感网络技术研究》这个书名,立刻就抓住了我的眼球。在当今社会,环境监测的重要性不言而喻,从空气质量到水资源,再到生态系统的变化,都牵动着我们每一个人。而无线传感网络(WSN)作为一种新兴的技术,为实现大规模、高精度的环境监测提供了前所未有的可能性。我之所以对这本书感到期待,是因为“复杂环境”这个词暗示了它将不仅仅停留在理论层面,而是会深入探讨在真实世界中,WSN所面临的各种挑战,例如信号衰减、干扰、电源续航、以及如何在恶劣环境下保证网络的鲁棒性和可靠性。我非常希望能在这本书里找到关于如何设计和部署能够适应这些复杂性的WSN系统的切实可行的方案和技术细节。比如,书中会不会介绍一些创新的传感器节点设计、低功耗通信协议、或者基于人工智能的数据分析方法来提升监测效率和准确性?如果是这样,那这本书的价值将是巨大的,它不仅能满足我个人的求知欲,更能为相关领域的实践者提供宝贵的参考。
评分对于我这样一个对环境保护充满热情的普通读者而言,《面向复杂环境监测的无线传感网络技术研究》这个书名就带有一种天然的吸引力。我想象中,这本书会是一扇窗户,让我们得以窥见那些用传统手段难以触及的环境监测的最新进展。如今,我们生活在一个日益复杂且相互关联的世界里,各种环境问题层出不穷,从气候变化到污染扩散,都需要更有效、更智能的监测手段。无线传感网络,听起来就充满了科技感,似乎能让无数个小小的“眼睛”和“耳朵”遍布在需要关注的角落,将实时的环境数据传回,帮助我们更清晰地认识地球正在发生的变化。我特别期待书中能描绘出无线传感网络如何在各种“复杂”场景下发挥作用,比如在广袤的森林中追踪火情,在深邃的海底监测洋流,或者在繁忙的城市中评估空气质量。如果书中能用生动的方式解释这些技术是如何运作的,并且展示出它们如何为保护我们赖以生存的环境做出贡献,那我一定会爱不释手。我希望它不仅是技术的堆砌,更能传递出科技向善的力量。
评分这本书的名字听起来就特别有吸引力,"面向复杂环境监测的无线传感网络技术研究"。我一直对这种能够实时监测我们周围环境的技术很感兴趣,尤其是当环境变得越来越复杂的时候,比如一些工业区域、自然灾害多发地带,甚至是一些我们难以直接到达的地方。想象一下,通过无数个小小的传感器组成的网络,能够把这些区域的情况实时传回,我们就能更早地发现问题,做出更及时的应对。这本书的标题里提到的“复杂环境”,让我觉得它不是泛泛而谈,而是真的深入到了一些具有挑战性的应用场景。我猜想书中会详细介绍如何克服这些复杂环境带来的通讯障碍、能量限制、节点失效等难题,设计出稳定可靠的无线传感网络。而且,研究“技术”这个词,表明它不仅仅是介绍概念,更会深入探讨具体的实现方法、算法和关键技术。对于我这种对技术细节比较看重的人来说,这简直就是福音。我特别好奇书中会讨论哪些具体的无线传感网络拓扑结构、数据融合策略、能量收集和管理技术,以及如何保证监测数据的准确性和完整性。如果这本书真的能提供这方面的深度解析,那绝对是一本值得反复研读的佳作。
评分我最近对物联网和传感技术特别感兴趣,而“无线传感网络”这个词立刻吸引了我。更重要的是,“面向复杂环境监测”这个限定,让我觉得这本书不是那种空泛的技术介绍,而是有明确的应用导向。我一直很好奇,当我们面对一些极端或者难以到达的环境,比如火山监测、深海探索、或者灾害现场的评估时,传统的监测方式是多么的受限。而无线传感网络,似乎能够为这些场景提供一种革命性的解决方案。我想象书中会详细介绍如何设计出能够抵抗高温、高压、腐蚀等恶劣条件的传感器节点,如何保证在信号传播受阻碍的环境下依然能够建立起可靠的通信链路,以及如何处理海量而异构的监测数据。特别地,我对于“研究”这个词很看重,这意味着书中可能包含了对不同技术方案的深入分析、对比和优化,甚至可能提出一些新的理论模型或者算法。如果这本书能提供一些关于如何构建一个高效、鲁棒且低功耗的WSN系统在复杂环境下的具体指导,那对我来说将是极其宝贵的资源。
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