水下声传感器网络 [Underwater Acoustic Sensor Networks] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 肖扬 著，颜冰，刘忠，罗亚松 等 译

图书标签:

• 水下声学
• 传感器网络
• 无线通信
• 信号处理
• 海洋工程
• 数据融合
• 网络协议
• 能量管理
• 水下定位
• 海洋监测

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118079203

版次：1

商品编码：11200827

包装：精装

丛书名： 国防科技著作精品译丛

外文名称：Underwater Acoustic Sensor Networks

开本：16开

出版时间：2012-12-01

用纸：胶版纸

页数：288

正文语种：中文

编辑推荐

　　《水下声传感器网络》涉及路由、容错、时间同步、最优分簇、介质访问控制、软硬件以及信道建模等内容，讨论了设计高效能多层协议的必要性，并对高性能信道访问与路由策略、高可靠性信息传递以及水下声传感器数据流控制等问题，提出了独到的见解。

内容简介

　　《水下声传感器网络》深入讨论了水下信道特征以及水下通信技术的相关内容，系统总结了水下声传感器网络（UW—ASNs）领域公认的发展难题，有针对性地提出了实现水下网络高效数据通信的有效方案。《水下声传感器网络》对二维和三维传感器网络的结构进行了讨论，结合UW—ASNs领域的研究热点，详细阐述了水下传感器网络与陆地传感器网络问的显著区别；针对延迟不敏感和延迟敏感应用背景下的分布式路由协议进行了研究；提出了一种以信道利用率为表征的声场模型，实现了水下通信数据包大小的最优设置。此外，《水下声传感器网络》还开展了如下研究：针对水下环境特性，提出了有效的传感器通信协议。研究了三维稀疏网络和密集网络的拓扑控制问题。提出了新颖的分布式MAC协议，结合闭环分布式算法对最佳传输功率和最优码长进行设置。

内页插图

目录

第1章 水下传感器网络通信协议设计关键问题研究
第2章 水下声传感器网络的最佳分簇
第3章 三维水下无线传感器网络的拓扑控制
第4章 水下传感器网络的多路径虚拟汇聚节点结构
第5章 ad-hoc网络和传感器网络容错性研究
第6章 传感器网络及水下传感器网络中的时间同步
第7章 水下网络MAC协议设计
第8章 分布式拓扑水下声网络的动态TMDA与基于MACA的协议
第9章 水下传感器网络的MAC层
第10章 软件驱动水下传感器网络
第11章 具有智能、安全水声通信能力的低成本水下传感器节点的HW/SW协同设计
第12章 水下声传感器网络的通信建模

精彩书摘

　　长期危险的水下任务和水下传感器网络的小尺度对路由方案设计提出了可靠性需求，要基于网络拓扑和数据路由的中心化计划体系的某种形式，以便最佳地利用稀缺的网络资源。由于这个原因，考虑路由功能和水下声信道特征之间的交互作用，我们研究了三维水下传感器网络在网络层收集数据的问题。我们开发了执行长期监控任务的强适应性路由方案，其目的就是保证节点和链路故障时网络的抗毁性。此方案依靠虚拟电路路由技术，先在每一源节点和接收节点之间建立多跳连接，与某一特定连接器相关的每个数据包都沿着同一路径。这就要求集中协调，结果是产生一个缺少灵活性的结构，但允许在中心管理器（如水面站）上使用功能强大的最优化工具，以取得在网络层上向高层发送最少信号的最佳性能。
　　很明显，所提出的路由方案采取两阶段方法：在第一阶段，网络管理器决定最佳初始分离节点及备份多跳数据路径以使节点的能量消耗最小化，这是必须的。因为不像在陆地传感器网络中传感器可以冗余布放，水下环境需要最小化传感器数量。因此，避免网络连接被节点或链路故障造成中断的防护是需要的。在第二阶段，一种在线分布方案保证了网络的抗毁性，它可以在路径断开或故障情况下就地修理路径，或在严重故障时，依靠备份路径疏通数据堵塞。对抗毁性的重视是受到水下长期监控任务可能花费非常昂贵这样的事实驱使。因此，布放网络的高度可靠是至关重要的，它可以避免单一设备或多设备故障造成任务失败。提出的保护方案可被分类成具有1：1路径保护和具有节点分离路径的专用备份方案。
　　针对三维水下环境我们提出了新的地理路由算法，设计成分别满足延迟不敏感和延迟敏感传感器网络应用的需要。所提出的分布式路由方案适用于水下环境特征，例如，它们充分地考虑了在水平链路和垂直链路都有变化的非常高的传输时延、传播损失的不同成分、物理信道的损坏、极有限的带宽、高误码率和有限的电池容量。特别是，所提出的路由协议可以达到两个明显有冲突的目标，即通过连续传输一列短数据包来增加信道效率和保持数据包较短以限制数据包错误率。在所提出的路由算法中采用数据包列概念，要求每一节点共同选择其最佳下一跳、传输的能量和每个数据包的FEC率，其目的是在考虑水下信道的条件和应用需求下使能量消耗最小化。
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前言/序言

《海洋之心：声音的秘密与潜行者》 简介： 本书并非聚焦于任何特定技术领域，而是借由“水下声传感器网络”这一概念，展开一场跨越科学、历史、艺术与哲学维度的深刻探索。它将读者带入一个被声音塑造的宏大叙事，揭示生命、文明以及自然界之间无声的联系，以及我们对这些声音的认知如何演进。 第一章：无形之网——声音作为连接的语言 想象一下，海洋并非寂静的黑暗，而是一个由无数细微振动编织而成的生命交响乐。本章从最基础的物理原理出发，探讨声音如何在介质中传播，以及其在水下环境中表现出的独特性质。但这并非纯粹的声学理论。我们将目光投向更广阔的领域：声音，作为一种最原始、最普适的信息载体，是如何在生命演化中扮演至关重要的角色的？从深海巨兽低沉的呼唤，到微小浮游生物发出的细微咔哒声，这些声音构成了它们生存、繁衍、交流乃至逃避捕食者的关键。 我们还将审视人类文明早期对声音的感知与利用。在没有先进科技的年代，人类如何通过聆听潮汐的规律、风的呼啸、动物的鸣叫来理解自然、预测天气、规划迁徙？这些经验性的声音知识，如同最初的“传感器网络”，代代相传，塑造了人类的生存智慧。本书强调，声音并非孤立的现象，而是信息流动、能量传递、相互影响的根本驱动力。无论是在微观的细胞通讯，还是宏观的生态系统动态，声音都扮演着“无形之网”的角色，将万物紧密相连。 第二章：深海的低语——从未知到认知 千百年来，海洋深处对于人类而言，一直是神秘而遥远的国度。尽管我们能看到水面上的波涛汹涌，却难以窥探其下隐藏的生命百态。本章将带领读者踏上一段追溯人类对水下声音探索历程的旅程。从古老的航海传说中关于神秘海怪的嘶吼，到早期海军利用听音器捕捉敌方舰船的微弱噪音，再到现代声纳技术的出现，人类对水下声音的认知，始终伴随着好奇、恐惧与求知欲的交织。 我们将深入探讨声纳技术的发展，不仅仅是作为一种军事工具，更是其作为人类“延伸的耳朵”，帮助我们绘制海底地形、探测潜艇、甚至发现古老的沉船。但这种技术性的进步，也引发了更深层次的哲学思考：我们所能听到的，是否就是水下世界的全部真相？那些超乎我们听觉范围的声音，那些对我们而言毫无意义的振动，是否同样承载着重要的信息？本书鼓励读者超越技术本身，去思考人类认知能力的局限性，以及我们如何不断突破这些局限，去“听见”更多未曾听闻的“深海低语”。 第三章：回响的过去——历史的回声与文明的痕迹 声音并非只存在于当下，它也承载着历史的记忆。本章将以独特的视角，探讨声音如何在物质世界中留下不可磨灭的印记，以及这些“回响”如何帮助我们解读过去的文明。想象一下，古代战场上的厮杀声、集市的喧嚣声、祭祀的钟鼓声，这些声音虽然早已消散，但它们可能留下了与声学相关的考古线索。例如，某些古代建筑的设计，可能就考虑到了声音的传播和回响效果，以达到特定的礼仪或军事目的。 本书将着眼于那些与声音相关的历史遗迹与传说。从古代的回音壁到设计精巧的音乐厅，再到古老文明中与声音相关的神话与仪式，这些都揭示了声音在人类历史长河中扮演的重要角色。我们甚至可以想象，通过对特定遗址进行声学分析，或许能重现一些失落的声音场景，从而更生动地理解古人的生活方式与文化。更进一步，当我们将目光投向更久远的地质时期，那些记录在地层中的古老声音，例如火山爆发的轰鸣、冰川移动的摩擦，它们是如何被记录下来，又将如何被我们解读？这并非技术性的考古，而是对声音作为“历史的回声”的诗意想象。 第四章：创意的共振——艺术、文学与声音的想象 声音的魅力，不仅在于其科学的传播，更在于其引发的无限想象。本章将深入探索声音在艺术、文学以及人类创造力领域中的“共振”现象。从远古的歌谣、部落的舞蹈，到现代的音乐、电影配乐、甚至电子游戏中的音效设计，声音始终是人类情感表达、故事叙述和世界构建的重要媒介。 我们将探讨音乐如何超越语言的界限，直接触动人心；文学作品中，作者如何运用文字的韵律、节奏，模仿声音，营造氛围，赋予角色生命；电影和戏剧中，声音设计如何与画面相辅相成，营造出紧张、温馨、神秘等多种情绪。本书将强调，人类对声音的感知和运用，早已超越了纯粹的实用层面，进入了对美学、情感和意义的追求。 我们甚至可以探讨一些非传统的艺术形式，例如声音雕塑、环境声音艺术，以及在不同文化中，声音所承载的象征意义和精神寄托。这不仅仅是对现有艺术形式的罗列，更是对人类创意如何与声音发生“共振”，从而产生出令人惊叹的作品的深刻洞察。本书鼓励读者去倾听身边的声音，去感受它们带来的情感冲击，并从中激发属于自己的创意火花。 第五章：未来的涟漪——声音的可能与我们的责任 在科技飞速发展的今天，我们对声音的理解和利用正以前所未有的速度拓展。本章将展望声音在未来可能扮演的角色，以及我们作为人类，在这一过程中所应承担的责任。从智能家居系统中声控设备的普及，到医疗领域利用声音进行诊断和治疗，再到环境保护中监测和分析各种声音信号，声音的应用场景正变得日益多元化。 本书将聚焦于那些具有前瞻性的声音技术，例如基于AI的声音识别和生成，它们将如何改变我们与世界的互动方式？但与此同时，我们也必须审视伴随这些技术而来的伦理问题和潜在风险。例如，声音数据的隐私保护，声音信息被滥用的可能性，以及我们是否会因为过度依赖技术而丧失对自然声音的敏感度？ 更深远的思考在于，我们如何利用声音来更好地理解和保护我们的星球？海洋中的声音，无论是自然界的还是人为的，都可能成为监测环境变化、评估生态健康的重要指标。本书强调，对声音的探索，最终是为了更好地认识我们所生存的世界，以及我们在其中的位置。我们对声音的理解越深入，我们就越能以更负责任的态度，去倾听、去保护、去与这个充满声音的世界和谐共存。这是一种对未来的憧憬，更是一种对当下的警醒，呼唤着我们以更敏锐的听觉，去拥抱一个充满无限可能的声音宇宙。

评分☆☆☆☆☆

拿到《水下声传感器网络》这本书，我立刻感觉它是一扇通往未知领域的大门。我对海洋的认识，更多停留在表面，但这本书的名字，却指向了一个我几乎没有接触过的领域——水下声学和传感器技术如何结合。我脑海中浮现的，是一种能够“听到”海底的声音的智能系统，它可能不仅仅是监测，更是一种主动的探索。我想象着，这本书可能会深入探讨，在浩瀚无垠的海洋中，声音是如何传播的？有哪些因素会影响声音的传播，比如海水的密度、温度、盐度，甚至是海底的形状？而这些声传感器网络，又是如何克服这些挑战，捕捉到远距离、低强度的微弱声音信号？我很好奇，它们是如何分辨出不同的声音来源，是鲸鱼的歌声，还是船只的引擎声，亦或者是地质活动的隆隆声？这本书会不会介绍一些实际的案例，比如科学家们是如何利用这些网络来研究海洋生物的迁徙路线，还是监测海底火山的活动，亦或者是评估人类活动对海洋环境的影响？我期待这本书能以一种引人入胜的方式，带领我了解这项技术如何为我们揭示海洋的奥秘，让这片沉默的深蓝世界，在声音的维度上活起来，展现出它鲜为人知的生命力。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够“听懂”自然界声音的科技很感兴趣，所以当我在书店看到《水下声传感器网络》这本书时，立刻被它吸引住了。我脑海中立刻联想到，这不仅仅是简单的声音捕捉，而是一种复杂而精密的系统，它就像是给广阔的海洋安装了一套耳朵，能够感知到无数种我们肉眼无法看到，甚至常常忽略的声音。我想象着，这本书可能会详细介绍不同类型的水下声传感器，它们可能有着怎样的工作原理？是依靠压电效应，还是其他更先进的技术？它们又如何能够适应高盐度、高压力的海水环境，并且在长时间工作后依然保持稳定和可靠？更让我好奇的是，这些传感器是如何构成一个“网络”的？它们之间是如何相互连接、通信和协作的？这会不会涉及到复杂的无线通信技术，还是某种水声通信的方式？书中是否会阐述这些网络在实际应用中是如何部署和管理的，例如，它们是如何分布在海底，覆盖的范围有多大，以及如何保证数据的连续性和准确性？我期待这本书能为我描绘出一幅生动的画面，让我明白人类是如何通过科技的力量，赋予了冰冷的海底“生命”般的感知能力，让我们能够更深入地理解这个蓝色星球的脉搏。

评分☆☆☆☆☆

看到《水下声传感器网络》这个书名，我的好奇心瞬间就被点燃了。我一直认为，海洋是地球上最神秘的疆域之一，而我们对它的了解，很大程度上受限于我们能够“感知”它的方式。这本书的名字，恰恰触及了我的兴趣点：如何用“声音”来探索和理解水下世界。我脑海中会想象，这套传感器网络，会不会就像是为海洋量身定做的“听诊器”，能够捕捉到那些人类肉耳无法听到的声音，那些关于海洋生态、地质活动、甚至潜在的资源的信息。我想知道，这本书会不会介绍这些传感器的具体技术细节，例如它们是如何选择材料才能耐受海水的腐蚀和高压？它们的内部结构又是怎样的，能够精确地拾取声波？更让我感兴趣的是，“网络”这个词意味着什么。这是否表明，这些传感器不是孤立存在的，而是构成了一个相互连接、信息共享的整体？它们之间是如何协同工作的，是否能够实时定位声源，或者进行复杂的声学信号处理？我期待这本书能够为我打开一扇窗，让我看到科技如何帮助我们“聆听”海洋的呼吸，从而更全面地认识和保护这个珍贵的蓝色星球。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就充满了探索的魅力，简直像是一把钥匙，打开了通往神秘海底世界的大门。我一直对海洋充满好奇，想象着那些深邃的蓝色之下隐藏着怎样的奥秘，而“水下声传感器网络”这个概念，更是瞬间勾起了我极大的兴趣。我脑海中浮现出一幅画面：在寂静的海底，无数微小的传感器如同眼睛和耳朵，默默地捕捉着来自四面八方的声波信息，编织成一张无形的网，将海底的每一次脉搏、每一次低语都传递上来。我想象着这些传感器如何克服巨大的水压、复杂的声学环境，如何协同工作，将模糊的声音信号转化为清晰的数据，从而帮助科学家们了解海洋生物的习性、监测海底的地质活动，甚至是探测隐藏在深处的秘密。这本书会不会讲述这些传感器是如何被设计和制造的？它们的外形会是什么样的？是否像科幻电影里那样，拥有奇特而坚固的结构？而且，声传感器网络又是如何运作的呢？我很好奇它们是如何处理和分析海量的声学数据，从中提取有价值的信息。这本书会不会揭示这些令人着迷的技术细节，让我对这项前沿技术有一个直观而深入的了解？我迫不及待地想知道，这本书将如何把我带入这个奇妙的水下世界，让我身临其境地感受科技的力量是如何揭示海洋的。

评分☆☆☆☆☆

《水下声传感器网络》这个名字，本身就充满了科技感和探索性，让我立刻联想到那些在深海中默默工作的智能设备。我脑海中浮现的，是一种能够“听”懂大海语言的系统，它可能隐藏在海面之下，编织着一张无形的“听觉网络”。我想象着，这本书会不会深入浅出地讲解，水下声传感器究竟是什么？它们的工作原理是什么？是利用某种物理效应来感应声波的能量，还是通过其他更加巧妙的方式？而“网络”的构建，又涉及到哪些技术挑战？如何实现传感器之间的通信，尤其是在水下这种复杂的传播介质中，是否会涉及到声波通信、光纤通信，抑或是其他更前沿的解决方案？更让我好奇的是，这些传感器网络在实际应用中，扮演着怎样的角色？它们是否被用于监测海洋环境的变化，比如水温、盐度、洋流的波动，还是用于研究海洋生物的行为模式，比如鲸鱼的交流方式？我期待这本书能够带我走进这个充满未知的水下世界，让我了解人类是如何通过精密的声学技术，去“倾听”海洋深处的奥秘，并从中获取宝贵的信息，从而更好地理解和保护我们的蓝色家园。

评分☆☆☆☆☆

2.2预备知识

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3.3.1多面体

评分☆☆☆☆☆

4.3 网络结构

评分☆☆☆☆☆

1.3通信体系结构

评分☆☆☆☆☆

5.6.4范例转移

评分☆☆☆☆☆

5.9 结论

评分☆☆☆☆☆

1.2.1与陆地传感器网络的差异

评分☆☆☆☆☆

第6章 传感器网络及水下传感器网络中的时间同步

评分☆☆☆☆☆

1.3.2三维水下传感器网络