《无线传感器网络 原理、设计和应用》是关于无线传感器网络原理、设计和应用的学术专著,系统阐述了无线传感器网络的原理,深入探讨了设计过程和应用实例。本书内容包括,无线传感器网络的原理、硬件和嵌入式软件设计、路由策略、汇聚节点位置的优化布局、与IEEE 802.11b系统的互扰抑制、传感器数据融合与事件检测、安全防御、移动目标的定位与跟踪、面向物流管理的无线射频识别与无线传感器网络的混合网络、物联网,以及智能家居系统和建筑物消防安全防护。
《无线传感器网络 原理、设计和应用》面向的主要读者是在校大学生,其次是研究和开发人员。本书也适合任何有兴趣深入了解无线传感器网络的读者。
译者序
原书致谢
原书前言
第1章绪论
1.1无线通信技术
1.2无线传感器网络
1.3无线传感器网络的应用领域
1.4无线传感器网络设计与实现中的挑战
1.5本书的目标
参考文献
第2章无线传感器网络的原理
2.1引言
2.2IEEE 802.15.4协议和无线传感器网络
2.2.1开放式系统互联模型和无线传感器网络协议栈
2.2.2IEEE 802.15.4协议概述
2.2.3全功能设备和精简功能设备
2.2.4IEEE 802.15.4协议的拓扑结构
2.2.5IEEE 802.15.4协议的无线系统多路访问
2.3使用IEEE 802.15.4协议构建无线传感器网络
2.3.1无线信道评估
2.3.2网络初始化
2.3.3网络构建公告
2.3.4监听/启动连接申请
2.3.5监听/启动移除申请
2.3.6网络命令发送/接收
2.3.7数据发送和接收
2.3.8时隙和非时隙具有冲突避免的载波侦听多路访问
2.3.9IEEE 802.15.4协议的数据传输小结
2.4ZigBee和无线传感器网络
2.4.1ZigBee协议栈结构
2.4.2ZigBee拓扑结构
2.4.3ZigBee地址分配方案
2.4.4ZigBee管理机制
2.56LoWPAN和无线传感器网络
2.6小结
参考文献
第3章无线传感器网络的硬件设计
3.1通用无线传感器网络节点体系结构
3.2片上系统和基于组件设计
3.3设计准则
3.3.1微处理器的选择
3.3.2通信设备选择
3.3.3传感器设计
3.3.4电源设计
3.4设计案例
3.4.1温度传感器设计
3.4.2一氧化碳传感器设计
3.4.3传感器节点电路设计
3.5电源管理
3.6能量捕获
3.6.1太阳能捕获单元
3.6.2最大功率点跟踪单元
3.6.3电源管理单元
3.6.4设计案例
3.7小结
参考文献
第4章无线传感器网络的嵌入式软件设计
4.1引言
4.2无线传感器网络的嵌入式软件设计
4.2.1基于Jennic ZigBee的应用开发
4.2.2基于Contiki 6LowPAN的应用开发
4.3传感器驱动程序设计
4.3.1传感器驱动程序设计一般步骤
4.3.2模拟流量传感器驱动程序设计
4.3.3数字温度传感器驱动程序设计
4.4基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络实现
4.5无线传感器网络与外部公共网络的桥接
4.6小结
参考文献
第5章无线传感器网络中的路由技术
5.1引言
5.2无线传感器网络中的路由协议分类
5.2.1平面路由协议
5.2.2分层路由协议
5.2.3基于地理位置的路由协议
5.3Ad�瞙oc网络按需距离矢量路由协议
5.3.1Ad�瞙oc网络按需距离矢量路由协议原理
5.3.2Ad�瞙oc网络按需距离矢量路由协议的消息格式
5.3.3Ad�瞙oc网络按需距离矢量路由协议简化版本的实现
5.4簇树路由协议
5.4.1单簇网络
5.4.2多簇网络
5.5能量感知路由协议
5.6小结
参考文献
第6章汇聚节点位置的优化布局
6.1引言
6.2汇聚节点位置布局的挑战
6.3汇聚节点位置布局方法的分类
6.3.1汇聚节点的静态位置布局
6.3.2动态汇聚节点位置布局
6.3.3移动汇聚节点位置布局
6.4静态多汇聚节点的位置布局优化
6.4.1系统假设
6.4.2简化路由协议
6.4.3能耗模型
6.4.4多汇聚节点的位置布局优化
6.5位置布局优化问题的求解
6.6小结
参考文献
第7章无线传感器网络与IEEE 802.11b系统的互扰抑制
7.1引言
7.2无线传感器网络的共存与互扰
7.3性能指标
7.3.1物理层性能指标
7.3.2媒体访问控制层性能指标
7.4IEEE 802.15.4中的共存机制
7.4.1直接序列扩频
7.4.2频分多址
7.4.3具有冲突避免的载波侦听多路访问
7.5IEEE 802.11b和IEEE 802.15.4间的互扰抑制
7.5.1频段分离
7.5.2能量互扰和物理分离
7.5.3IEEE 802.15.4中的互扰抑制建议
7.6先进互扰抑制策略
7.6.1自适应互扰感知的多信道分簇
7.6.2自适应无线信道分配
7.6.3连续数据传输
7.6.4多跳数据传输控制
7.7实验研究
7.7.1单跳传输
7.7.2多跳传输
7.8小结
参考文献
第8章传感器数据融合和事件检测
8.1引言
8.1.1传感器数据特征
8.2传感器数据融合技术
8.2.1传感器数据预处理
8.2.2传感器数据挖掘
8.2.3传感器数据后处理
8.3事件检测
8.3.1基于阈值的事件检测
8.3.2基于时空模式的事件检测
8.4具有邻里支持的通用传感器状态模型
8.4.1通用传感器状态模型
8.4.2邻里支持模型
8.5基于传感器状态模型的事件检测
8.5.1基于阈值的事件检测
8.5.2基于时空模式的事件检测
8.6传感器网络数据库
8.7小结
参考文献
第9章无线传感器网络安全防御
9.1开放式系统互联安全防御的基本概念
9.2无线传感器网络安全防御的挑战
9.3无线传感器网络面临的攻击分类
9.4ZigBee安全防御服务
9.4.1用于ZigBee安全防御的密码学
9.4.2ZigBee安全密钥和信任中心
9.4.3密钥传输与密钥构建
9.5防御拒绝服务攻击的典型策略
9.6基于无线传感器网络的智能家居系统拒绝服务深攻击的防御
9.6.1虚拟家居:拒绝服务攻击监视和防御触发
9.6.2远程家居服务器和拒绝服务防御服务器
9.6.3虚拟家居:拒绝服务攻击转移机制
9.6.4虚拟家居的实现
9.7利用虚拟家居防御拒绝服务对智能家居的攻击的实现
9.7.1远程家居客户端
9.7.2远程家居服务器
9.7.3拒绝服务防御服务器
9.7.4家居网关
9.8测评
9.8.1攻击工具
9.8.2基于无线传感器网络智能家居的拒绝服务深攻击的分析
9.8.3家庭网关上拒绝服务深攻击的分析
9.9小结
参考文献
第10章移动目标的定位与跟踪
10.1引言
10.2距离测定
10.2.1接收端信号强度指示
10.2.2链路质量指示
10.2.3信号到达时间
10.2.4信号到达的时间差
10.3定位方法
10.3.1三角定位法
10.3.2指纹定位法
10.3.3质心定位法
10.4定位准确度的提高
10.4.1环境因素的引入
10.4.2无线信号异常值的消除
10.4.3进化优化算法
10.5多移动目标跟踪
10.6案例研究:地下隧道移动目标跟踪
10.7小结
参考文献
第11章面向物流管理的无线射频识别/无线传感器网络的混合网络
11.1引言
11.2无线射频识别技术
11.2.1无线射频识别标签
11.2.2无线射频识别读取设备
11.3无线射频识别与传感器的混合网络
11.3.1读取式传感器
11.3.2标签式传感器
11.4通用无线射频识别与传感器混合网络体系结构
11.5人道救援物流管理可行方案
11.6小结
参考文献
第12章物联网
12.1引言
12.2物联网的特征与挑战
12.3无线传感器网络与因特网连接
12.3.1前端代理解决方案
12.3.2网关解决方案
12.3.3TCP/IP解决方案
12.4面向服务的物联网体系结构
12.4.1传感器服务发布
12.4.2本地历史数据库
12.4.3传感器域名服务器
12.4.4实施方案
12.5应急响应物联网的可行实现
12.6小结
参考文献
第13章基于ZigBee的智能家居系统:IndeedNet
13.1引言
13.2现有智能家居系统的分析
13.3智能家居系统体系结构
13.4系统实现
13.4.1基于ZigBee的智能家居系统的实现
13.4.2智能家居网关的实现
13.4.3虚拟家居的实现
13.4.4智能家居设备开发
13.5系统测评
13.6结论
参考文献
第14章建筑物消防安全防护:SafetyNET
14.1引言
14.2系统架构
14.3SafetyNET专用设备
14.4移动消防车载网络
14.5SafetyNET无线传感器网络
14.5.1SafetyNET协调器
14.5.2SafetyNET路由器
14.5.3SafetyNET终端设备
14.5.4SafetyNET适配器
14.6现场试验
14.7小结
参考文献
第15章结论
15.1总结
15.2未来发展研究展望
参考文献
名词术语
这本书,我拿到手就觉得沉甸甸的,封面设计简洁大气,书脊上的字体清晰可见,“无线传感器网络”几个字特别吸引人。我之所以选择这本书,是因为我对这个领域一直充满了好奇。想象一下,那些微小的传感器,像无形的触角一样遍布在广阔的空间,默默地收集着各种信息,然后通过无线的方式传输回来,这简直就是科技的魔幻。我特别想了解,这些传感器是如何做到如此精准地感知环境的,它们采集到的数据又如何被处理和分析,最终为我们的生活带来便利。比如,在智慧城市的应用中,传感器网络能否实时监测交通流量,优化信号灯配时,从而缓解拥堵?或者在农业领域,它们又如何监测土壤湿度、温度和养分,实现精准灌溉,提高农作物产量?这些实际的应用场景,让我对无线传感器网络充满了期待。我希望这本书能够像一位循循善诱的老师,带领我一步步揭开它神秘的面纱,让我不再是旁观者,而是能够理解和想象其背后的奥秘。书中的插图和图表,也是我非常看重的一点,它们能够帮助我更直观地理解复杂的原理,让学习过程更加生动有趣。
评分对于一个技术书籍而言,内容是否更新、是否具有实践指导意义,是我选择的重要标准。这本书《无线传感器网络:原理、设计和应用》,给我的感觉是比较全面的。我特别想知道,在“原理”部分,它是否涵盖了最新的传感器技术和通信协议,比如5G在WSN中的应用,或者是LoRa、NB-IoT等低功耗广域网技术的原理和优劣势分析。在“设计”方面,我希望能够找到一些关于WSN安全性的讨论,比如如何防止数据被窃听、篡改,以及如何保护网络的隐私。毕竟,随着WSN的应用越来越广泛,安全问题也变得越来越突出。在“应用”部分,我希望能够看到一些近期的、有代表性的成功案例,并且书中能否提供一些关于如何将WSN技术应用到实际工程中的指导性建议,比如在项目启动、方案设计、部署实施以及后期维护等各个环节,需要注意哪些关键问题。如果这本书能够提供一些实用的代码示例或者工具链的介绍,那就更完美了。
评分我一直对物联网(IoT)的概念非常着迷,而无线传感器网络(WSN)正是构建物联网的关键组成部分。这本书的题目恰好点出了WSN的核心要素:原理、设计和应用。我期待它能帮助我理解,究竟是什么让无数的传感器能够“协同工作”,形成一个庞大的信息网络。我想知道,在“原理”层面,有哪些基础的物理学、电子学知识是必不可少的?信号的传输方式有哪些?是否存在一些通用性的通信模型?在“设计”方面,我想了解如何构建一个具有扩展性和容错性的WSN,特别是在节点数量庞大、网络结构复杂的情况下,如何进行有效的管理和维护。最后,“应用”部分是我最期待的。除了智能家居、智慧城市这些耳熟能详的应用,我希望能看到一些更前沿、更具创新性的应用案例,比如在工业自动化、医疗健康、甚至是太空探索等领域,WSN是如何发挥作用的。这本书能否为我打开一扇通往更广阔物联网世界的大门?
评分坦白说,我最近在研究一个与环境监测相关的项目,无线传感器网络无疑是其中的核心技术之一。我手上已经有了一些初步的资料,但总觉得不够系统和深入。《无线传感器网络:原理、设计和应用》这本书,让我看到了解决我问题的希望。我特别想知道,在实际应用中,如何根据不同的监测目标,选择最合适的传感器类型和数量?网络的部署策略有哪些?如何确保数据的可靠性和实时性?尤其是在恶劣环境下,比如地下、水下或者高温高压的区域,传感器的选型和网络的稳定性会面临哪些特殊的挑战?我希望这本书能够提供一些案例分析,让我学习到其他研究者或工程师是如何解决类似问题的。此外,关于数据融合和智能分析的章节,对我来说也非常重要。如何从海量、异构的传感器数据中提取有用的信息,并转化为可操作的决策,这才是真正的难点。这本书能否给我一些启示,让我能够更好地理解和应用这些技术?
评分我一直觉得,要深入理解一个技术领域,光看概念是不够的,还需要有扎实的理论基础和清晰的设计思路。这本书的名字《无线传感器网络:原理、设计和应用》,正好击中了我的需求。我特别关注“原理”部分,想知道传感器是如何工作的,它们内部的通信协议是怎样的,在不同的环境下,它们会遇到哪些挑战,以及如何克服这些挑战。例如,低功耗设计对于无线传感器网络来说至关重要,我希望能在这本书里找到关于能量采集、节能路由策略等方面的详细介绍。同时,“设计”部分也让我很感兴趣。一个高效、鲁棒的无线传感器网络系统,需要考虑哪些关键因素?网络的拓扑结构如何选择?节点之间的协同工作机制又是怎样的?这些都是我迫切想要了解的。我设想,通过学习这本书,我能掌握设计一个小型无线传感器网络的初步方法,理解其中的权衡和取舍。或许,我还能学到一些常用的仿真工具和平台,以便在理论学习之余,进行一些实践操作。
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