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龚本灿汪祥莉任顺... 编

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• 无线传感器网络
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• 传感器网络
• 无线通信
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• 低功耗
• 数据传输
• 网络安全
• 应用研究
• 协议设计

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出版社： 科学

ISBN：9787030525376

商品编码：29487866289

开本：16

出版时间：2017-04-01

基本信息

• 商品名称：无线传感器网络路由协议及应用
• 作者：龚本灿//汪祥莉//任顺
• 定价：89
• 出版社：科学
• ISBN号：9787030525376

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2017-04-01
• 印刷时间：2017-04-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：253
• 字数：315千字

内容提要

在无线传感器网络中，路由协议负责将传感器节 点采集的数据逐跳转发至汇聚节点，其性能至关重要 。传感器节点依靠电池供电，计算、存储和通信能力 十分有限，资源的局限性给路由协议的设计带来了巨 大挑战，需要研究与之相适应的路由协议。龚本灿、 汪祥莉、任顺所著的《无线传感器网络路由协议及应 用》分为10章。第1章介绍无线传感器网络的基本知 识；第2章介绍当前典型的无线传感器网络路由协议 ；第3章介绍非均匀密度的节点部署方案与分簇路由 协议；第4章介绍基于蚁群算法的无线传感器网络QoS 路由协议；第5章介绍基于地理位置的无线传感器网 络多播路由协议；第6章介绍基于小世界特性的异构 传感器网络优化路由算法；第7章介绍传感器网络中 自适应汇聚路由算法；第8章介绍基于动态规划的传 感器网络路径选择算法；第9章介绍无线传感器网络 在现代农业中的应用；**0章介绍无线传感器网络在 智能电网中的应用。
     本书细致而全面地展示了无线传感器网络路由领 域的研究进展和作者研究团队的*新成果，可用于无 线传感器网络路由研究的教学，也可供科研人员以及 工程技术人员参考。
    

目录

前言
第1章 无线传感器网络简介
1.1 无线传感器网络的基本概念
1.2 无线传感器网络的结构
1.3 传感器节点的结构
1.4 无线传感器网络的特点
1.5 无线传感器网络的应用
1.6 无线传感器网络的性能指标
1.7 无线传感器网络的协议栈
1.8 无线传感器网络的关键技术
1.9 本章小结
第2章 无线传感器网络路由协议综述
2.1 无线传感器网络路由协议的特点
2.2 无线传感器网络路由协议的性能指标
2.3 无线传感器网络路由协议的分类
2.4 无线传感器网络平面路由协议
2.5 无线传感器网络分簇路由协议
2.6 无线传感器网络QoS路由协议
2.7 本章小结
第3章 非均匀密度的节点部署方案与分簇路由协议
3.1 分簇路由协议概述
3.1.1 无线传感器网络拓扑结构
3.1.2 分簇算法的评价标准
3.1.3 分簇算法的分类
3.2 节点均匀分布情况下的热区问题
3.3 非均匀密度的节点部署方案
3.3.1 网络模型
3.3.2 相关定义
3.3.3 节点部署方案的理论分析
3.4 UDNDC路由协议描述
3.4.1 簇生成算法
3.4.2 簇间转发树的形成
3.4.3 数据采集
3.4.4 协议分析
3.5 仿真实验
3.6 本章小结
第4章 基于蚁群算法的无线传感器网络QoS路由协议
4.1 无线传感器网络QoS路由问题
4.2 蚁群算法及其在网络路由中的应用
4.2.1 蚁群算法的原理及特点
4.2.2 基本蚁群算法的实现过程
4.2.3 基本蚁群算法的改进
4.2.4 蚁群算法在网络路由中的应用
4.3 基于蚁群算法的无线传感器网络QoS路由协议
4.3.1 QoS路由网络模型
4.3.2 相关术语和定义
4.3.3 蚁群算法规则
4.3.4 ACQR路由协议描述
4.4 协议分析与评价
4.4.1 协议分析
4.4.2 协议评价
4.5 仿真实验
4.6 本章小结
第5章 基于地理位置的无线传感器网络多播路由协议
5.1 多播路由协议概述
5.1.1 Internet多播路由协议
5.1.2 AdHoc多播路由协议
5.1.3 无线传感器网络多播路由协议
5.2 GMRP设计
5.2.1 网络模型
5.2.2 协议的核心思想
5.2.3 相关定义
5.2.4 多播路由选择算法
5.2.5 多播路由的维护
5.3 正确性证明和复杂性分析
5.4 仿真实验
5.5 本章小结
第6章 基于小世界特性的异构传感器网络优化路由算法
6.1 问题的提出
6.2 异构传感器网络的小世界特征分析
6.2.1 复杂网络的基本概念
6.2.2 复杂网络的基本拓扑模型及性质
6.2.3 传感器网络的复杂网络特征分析
6.2.4 异构传感器网络的小世界特性分析
6.3 小世界特性的异构网络路由算法构建
6.3.1 小世界特性异构网络的传输方式和能耗模型
6.3.2 基于混合整数规划的异构节点优化部署
6.4 小世界特性的分簇异构网络路由算法
6.4.1 小世界特性分簇异构网络的提出
6.4.2 簇头数目的优化计算
6.4.3 分簇异构网络路由算法的构建
6.4.4 分簇异构网络路由算法的性能分析
6.5 仿真实验与分析
6.6 本章小结
第7章 传感器网络中自适应汇聚路由算法
7.1 问题的提出
7.2 传感器网络数据汇聚的研究和发展
7.2.1 数据汇聚基础知识
7.2.2 数据汇聚路由算法和能耗的相关研究
7.3 *小能耗自适应汇聚路由MEAAT的构造算法
7.3.1 汇聚网络模型
7.3.2 自适应汇聚判断
7.3.3 MEAAT汇聚路由算法及性能分析
7.4 基于压缩的*小能耗自适应汇聚路由算法
7.4.1 第二代小波分解零树编码算法能耗分析
7.4.2 MEAAT汇聚路由中压缩性能分析
7.4.3 CMEAAT路由算法结构
7.5 仿真实验与分析
7.6 本章小结
第8章 基于动态规划的传感器网络路径选择算法
8.1 问题的提出
8.2 动态规划模型
8.2.1 动态规划的基本原理
8.2.2 实际网络的标准化转换
8.3 基于动态规划的路由算法
8.3.1 *小能耗路由算法
8.3.2 基于能量均衡的低能耗路由算法
8.3.3 基于*小时延的低能耗路由算法
8.4 仿真实验与分析
8.5 本章小结
第9章 无线传感器网络在现代农业中的应用
9.1 智能温室环境监控系统架构
9.2 智能温室环境监控系统硬件
9.3 智能温室环境监控系统软件
9.3.1 智能温室监控系统的Web架构
9.3.2 监测数据读取模块
9.3.3 传感器管理模块
9.4 传感器数据服务
9.4.1 传感数据XML文件的定义
9.4.2 传感数据JSON支件的定义
9.5 智能温室环境监控系统应用实例
9.5.1 系统架构
9.5.2 系统的功能特点
9.5.3 软件平台的二次开发
9.6 本章小结
**0章 无线传感器网络在智能电网中的应用
10.1 智能电网概述
10.1.1 智能电网的概念
10.1.2 智能电网的特点
10.1.3 智能电网中的传感技术
10.2 光纤传感技术
10.2.1 光纤传感技术的原理
10.2.2 全光纤电流传感器
10.2.3 光纤电压传感器
10.2.4 光纤光栅传感器
10.2.5 分布式光纤传感器
10.3 无线传感器网络在智能电网中的应用
10.3.1 光纤传感在智能电网中的应用领域
10.3.2 基于Zigbee技术的传感网
10.4 本章小结
参考文献

寂静深邃的宇宙：暗物质与暗能量的奥秘 宇宙，浩瀚无垠，星辰点点，我们赖以生存的地球只是其中微不足道的一粒尘埃。然而，当我们试图以科学的视角去理解这个庞大的存在时，却发现我们所见的，仅仅是冰山一角。近一个世纪以来，天文学家们在观测宇宙的尺度和演化过程中，不断遭遇无法解释的现象。这些现象指向了宇宙中存在着一种我们无法直接观测，却又深刻影响着宇宙结构和命运的神秘物质和能量，它们共同被冠以“暗物质”与“暗能量”之名。 本书并非探讨当今学术界研究热点之一的无线传感器网络路由协议或其应用，而是将目光聚焦于宇宙最深层的谜团。它是一次跨越时空的哲学与科学的对话，一次对宇宙终极真相的求索。我们将一同潜入暗物质的幽深殿堂，探寻隐藏在星系旋臂背后的力量；我们将一同穿越暗能量的无尽扩张，理解宇宙膨胀的惊人速度。 第一章：宇宙的“幽灵”——暗物质的证据与猜想 让我们从一个看似寻常的现象开始：星系为何能够稳定地旋转？根据我们所熟知的牛顿万有引力定律，如果宇宙中的可见物质是全部质量的来源，那么星系外围的恒星将因为离星系中心过远，受到的引力不足以维持其轨道运动，从而被甩出去，形成“散架”的景象。然而，观测到的无数星系，包括我们所在的银河系，其外围恒星的转速远超预期，它们如同被一股无形的力量牢牢牵引，稳定地围绕着星系中心旋转。 这种“超速旋转”的现象，最早在20世纪30年代由瑞士天文学家弗里茨·兹威基在观测星系团时提出。他发现，星系团中星系的运动速度远高于其可见质量所能提供的引力。后来，在20世纪70年代，美国天文学家维拉·鲁宾的系列研究更是无可辩驳地证明了暗物质的存在。她的研究表明，即便在星系的外围，恒星的旋转速度也几乎保持不变，呈现出一种“平坦的旋转曲线”，这与只考虑可见物质的引力模型预测出的“下降的旋转曲线”截然不同。 暗物质，顾名思义，它不与光发生相互作用，因此无法被我们现有的望远镜直接探测到。它不会发光、不反射光、也不吸收光。然而，它却拥有质量，并因此产生引力效应。这种引力效应，不仅解释了星系的稳定旋转，还体现在宇宙大尺度结构的形成上。宇宙早期的微小密度扰动，在暗物质引力的作用下不断放大，逐渐聚集，最终形成了我们今天看到的星系、星系团以及更为宏大的宇宙网格结构。如果宇宙中只有可见物质，那么如此精妙而庞大的结构将无法在宇宙的年龄内形成。 那么，构成暗物质的究竟是什么？这是本书将深入探讨的核心问题之一。目前，科学界存在着多种猜想。一种主流的猜说是，暗物质是由一种尚未被发现的粒子构成的，这些粒子质量大、相互作用弱，被称为“弱相互作用大质量粒子”（WIMPs）。除此之外，还有“轴子”（axions）、“惰性中微子”（sterile neutrinos）等候选者。科学家们正在通过各种实验手段，例如地下深处的粒子探测器、大型强子对撞机以及对宇宙射线和伽马射线的观测，试图直接或间接探测到这些神秘粒子的踪迹。 本书将梳理暗物质研究的历史脉络，从早期的引力异常观测，到现代的宇宙学观测和粒子物理实验，带领读者领略科学家们如何通过“间接证据”一步步逼近暗物质的真相。我们将详细介绍各种暗物质探测的理论基础和实验方法，以及目前研究中遇到的挑战和未来的发展方向。 第二章：宇宙的“推手”——暗能量与宇宙加速膨胀 如果说暗物质是宇宙结构的“建筑师”，那么暗能量则是宇宙命运的“主宰者”。直到20世纪末，天文学家们普遍认为，由于宇宙中物质的引力作用，宇宙的膨胀速度应该在逐渐减慢，甚至最终可能停止膨胀并开始收缩。然而，1998年，两组独立的超新星观测团队——普林斯顿大学的布莱恩·施密特团队和劳伦斯伯克利国家实验室的索尔·珀尔马特团队——通过观测遥远的Ia型超新星，惊讶地发现了一个颠覆性的结论：宇宙的膨胀不仅没有减慢，反而正在加速！ Ia型超新星，因其极高的稳定光度，被誉为“标准烛光”，它们的光度变化规律使其成为测量宇宙距离的绝佳工具。通过测量这些遥远超新星的红移（反映宇宙膨胀的速度）和亮度（反映其距离），天文学家们能够绘制出宇宙膨胀的历史。然而，这些观测结果却显示，越遥远的超新星，其亮度比模型预测的要暗，这意味着它们离我们比预期的要远，而这正是宇宙加速膨胀的直接证据。 是什么力量在驱动着宇宙以如此惊人的速度加速膨胀，对抗着物质的引力？科学家们将这种未知的能量形式称为“暗能量”。暗能量似乎是一种遍布整个宇宙的能量，它具有负压强的特性，能够产生斥力，从而推动宇宙空间本身的膨胀。 目前，暗能量的本质仍然是科学界最大的谜团之一。最简单的解释是“宇宙学常数”（cosmological constant），它最早由爱因斯坦在建立广义相对论时引入，用于描述一个静态的宇宙，但后来被他称为“一生最大的错误”。然而，当宇宙加速膨胀的证据出现后，宇宙学常数又重新回到了科学家的视野。根据量子场论的预测，真空本身就应该具有能量，这可以被理解为一种宇宙学常数。但问题在于，理论计算出的真空能密度与观测到的暗能量密度之间存在着惊人的巨大差异，其差距高达120个数量级，这是物理学中最令人困惑的“精细调节”问题之一。 除了宇宙学常数，还有其他理论模型试图解释暗能量，例如“精质”（quintessence）模型，认为暗能量是由一种动态变化的标量场构成，其能量密度会随着时间演化。还有一些模型则挑战了引力理论本身，认为在宇宙大尺度上，引力定律可能需要修正。 本书将深入分析暗能量的观测证据，包括超新星数据、宇宙微波背景辐射以及大尺度结构观测等。我们将详细介绍宇宙学常数、精质模型等主要的暗能量理论，并探讨它们各自的优缺点和面临的挑战。此外，我们还将讨论暗能量对宇宙未来命运的深远影响，以及它在宇宙演化过程中扮演的关键角色。 第三章：宇宙的终极命运——暗物质与暗能量的交织 暗物质与暗能量，这两种占据了宇宙总能量-质量约95%的神秘成分，它们共同塑造了宇宙的现在，也将决定宇宙的未来。本书的第三部分，我们将从一个更宏观的视角出发，探讨这两种“黑暗力量”如何相互作用，又将如何引导宇宙走向最终的结局。 宇宙的膨胀速度，正是暗物质引力吸引和暗能量排斥之间博弈的结果。在宇宙早期，物质密度较高，暗物质的引力作用更为显著，宇宙膨胀速度逐渐减缓。然而，随着宇宙的膨胀，物质密度不断下降，暗能量的密度相对恒定，其排斥效应逐渐占据主导地位，于是宇宙的膨胀开始加速。 本书将基于当前的宇宙学模型，对宇宙的未来进行推演。如果暗能量是恒定的宇宙学常数，那么宇宙将继续加速膨胀，最终所有星系都将远离彼此，宇宙将变得越来越寒冷、黑暗、空旷，进入一个“大冻结”（Big Freeze）或“热寂”（Heat Death）的时代。如果暗能量的性质随时间演化，情况可能会有所不同。例如，如果暗能量的强度不断增强，那么它甚至可能撕裂星系、恒星乃至原子，导致一个“大撕裂”（Big Rip）的结局。 此外，我们还将探讨暗物质与暗能量在宇宙大尺度结构形成和演化中的复杂关系。暗物质提供了引力“种子”，让物质得以聚集形成星系，而暗能量则在宇宙宏观尺度上施加斥力，限制了结构的进一步增长。这两种力量的精妙平衡，才造就了我们今天所见的复杂而有序的宇宙图景。 本书并非一本冰冷的科普读物，而是一次心灵的探索之旅。我们将跟随人类智慧的脚步，回顾那些伟大的科学发现，感受科学家们在探索未知时的勇气与执着。我们将站在宇宙的边缘，仰望星空，思考我们在其中的位置，以及我们对宇宙的理解还有多长的路要走。 “寂静深邃的宇宙：暗物质与暗能量的奥秘”旨在为读者提供一个全面而深入的视角，了解当前宇宙学研究的前沿，揭示那些隐藏在可见宇宙之下的深刻力量。它将激发你对宇宙的好奇心，引发你对未知世界的思考，并让你深刻理解，我们所知的世界，不过是浩瀚宇宙中一道微弱的光芒。

评分☆☆☆☆☆

读罢此书，我最大的感受是，它极大地拓宽了我对无线传感器网络应用领域的认知边界。我一直认为WSN的应用局限于一些传统的工业监控和环境监测，但书中描绘的图景远比我想象的要丰富和前沿。从智慧农业中精准灌溉和病虫害预警，到智能家居中环境感知和安防系统；从城市交通管理中的车流量监测和信号优化，到医疗健康领域的远程病人监护和可穿戴设备数据采集；再到灾难预警系统中的地质灾害监测和救援部署，乃至军事领域的战场侦察和目标跟踪，书中都给出了详实的案例分析和技术展望。作者在介绍每一个应用场景时，都能够精准地结合WSN的技术特点，阐述其如何发挥作用，解决实际问题。例如，在智慧农业章节，书中详细阐述了如何利用WSN采集土壤湿度、温度、光照等信息，并基于这些数据进行智能决策，实现水资源的节约和作物产量的提升。这不仅仅是罗列应用，更是对WSN在不同领域“赋能”作用的深度挖掘和解读，让我看到了WSN巨大的潜力和广阔的发展前景，也激发了我未来在该领域进行深入研究和探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书在技术深度和易读性之间找到了一个巧妙的平衡点。对于我这样的非专业读者来说，最怕的就是技术术语堆砌，让人望而却步。而这本书恰恰避免了这一点。作者在解释复杂的路由算法时，常常会使用类比，比如将节点比作“探险队员”，将数据包比作“信息信使”，将能量消耗比作“体力消耗”，这种生动形象的比喻，极大地降低了理解门槛。同时，书中大量的图表和流程图，将抽象的算法过程可视化，让我能够一目了然地把握协议的运行机制。例如，在讲解能源效率最大化的算法时，作者会用一张清晰的图来展示节点如何根据剩余能量动态调整其通信范围和发送频率，这比枯燥的数学公式更容易让人理解。此外，书中也并非一味地追求浅显，对于一些关键的数学模型和理论基础，作者也进行了适度的推导和阐述，满足了对技术细节有更高追求的读者。我尤其喜欢书中在介绍每一种路由协议后，都会列出其在实际部署中可能遇到的挑战，并给出相应的解决方案和优化建议，这使得书本的知识更加贴近实际工程应用。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我拿到这本书的时候，并没有抱有多高的期望，以为只是市面上众多技术书籍的又一本。然而，阅读过程却带给了我意想不到的惊喜。作者的写作风格非常独特，不是那种一本正经的学术论文风格，而是带着一种探索和分享的热情。在讲解复杂的路由算法时，他会穿插一些实际的案例，比如在模拟某个协议的运行过程中，会提到他在某个项目中所遇到的一个趣事，或是某个节点行为的出乎意料，这些细节让原本枯燥的技术内容变得生动有趣，仿佛在听一个老朋友讲故事。这种“接地气”的写作方式，让我在学习过程中充满了乐趣，也更容易将书中的知识与实际经验联系起来。此外，书中对各个协议的优缺点分析，并非简单的列举，而是深入剖析了其背后的原因，例如为什么某个协议在低功耗方面表现出色，而另一个协议在数据传输速率方面更具优势。这种深度的解读，让我能够真正理解这些协议的设计理念和技术精髓，而不是仅仅停留在表面记忆。总而言之，这本书不仅仅是一本技术书籍，更是一次引人入胜的技术之旅。

评分☆☆☆☆☆

对于一名正在从事或即将从事无线传感器网络相关工作的技术人员来说，这本书绝对是案头必备的参考书。我将其视为一本“工具箱”，里面装着解决各种WSN路由问题的“利器”。书中不仅系统地梳理了现有主流的路由协议，还对它们的性能进行了量化分析，包括能量消耗、网络吞吐量、延迟、可扩展性等关键指标。这种基于数据的客观评估，对于我们在实际项目中选择最适合的路由协议至关重要。书中提供的各个协议的性能对比表格，以及在不同场景下的适用性分析，让我能够快速定位到最符合项目需求的解决方案。更令人欣喜的是，书中并没有止步于对现有协议的介绍，而是对未来WSN路由技术的发展趋势进行了展望，例如对低功耗、高可靠性、自适应性以及安全性的需求，这为我们指明了未来的研发方向。这本书的价值在于，它不仅仅传授知识，更是培养一种解决问题的能力，让我们能够站在巨人的肩膀上，更有效地推动WSN技术的创新与应用。

评分☆☆☆☆☆

初识这本书，我本以为它会是一本晦涩难懂的技术手册，毕竟“无线传感器网络”、“路由协议”、“应用”这些词汇本身就带着些许专业门槛。然而，当我翻开第一页，就被其清晰的逻辑和由浅入深的讲解所吸引。作者并没有一开始就抛出复杂的算法模型，而是从无线传感器网络（WSN）的基本概念入手，循序渐进地阐述了WSN的架构、特点以及面临的挑战，为我构建了一个扎实的理论基础。随后，书中对各种主流路由协议的介绍更是细致入微，无论是能量感知路由（如LEACH、TEEN）、基于位置的路由（如GEAR）、还是多路径路由，作者都用详实的图示和生动的比喻，将抽象的协议原理具象化。我尤其欣赏书中对协议优劣势的客观分析，以及在不同应用场景下选择合适协议的指导性建议。例如，在介绍LEACH协议时，作者不仅阐述了其轮换簇头的机制如何有效延长网络寿命，还深入分析了其在节点分布不均或簇头选择随机性过大时可能出现的性能瓶颈，这让我对协议的理解不再停留在表面，而是能更深入地洞察其内在机制和实际应用中的潜在问题。这种严谨又不失趣味的写作风格，让我感觉像是在与一位经验丰富的技术导师对话，总能在我即将困惑之时，及时给予点拨。