无线传感器网络节能、优化与可生存性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈志德 著

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• 节能
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店铺： 炫丽之舞图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121210556

商品编码：29623858661

包装：平装

出版时间：2013-09-01

基本信息

书名：无线传感器网络节能、优化与可生存性

定价：38.00元

作者：陈志德

出版社：电子工业出版社

出版日期：2013-09-01

ISBN：9787121210556

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本文围绕无线传感器网络在节能、优化与可生存性等方面的研究热点，利用博弈论、马尔可夫链等理论为分析工具，重点介绍和分析了无线传感器在功率控制、数据传输控制、路由选择优化、性能优化、节点策略优化、节点安全性等问题。全书分为4篇，其中基础篇，对无线传感器网络的技术、特点和应用进行综述；节能篇，提出基于Supermodular博弈的无线传感器网络功率控制、基于Gibbs采样的*的无线传感器网络功率控制和基于非合作博弈考虑剩余能量的无线传感器网络功率控制；优化篇，提出基于演化博弈分簇无线传感器网络数据传输控制、基于演化博弈的路由选择机制和传感器网络的性能优化；生存篇，对基于演化博弈论的无线传感器网络节点进行策略分析和基于马尔可夫链的无线传感器网络进行安全性分析。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《静谧的森林：自然界的隐秘通信网络》 引言 你是否曾驻足于静谧的森林，倾听风吹过树叶的沙沙声，感受泥土的芬芳，观察昆虫在草丛中穿梭？你或许以为这只是一个生机勃勃但各自独立的生命世界。然而，在这片看似宁静的土地下，隐藏着一个比我们想象中更加复杂、更加精妙的通信网络。在这个网络中，植物、动物、真菌，乃至微小的细菌，都在以各自独特的方式传递着信息，维持着整个生态系统的平衡与繁荣。本书将带你深入探索这个“静谧的森林”，揭开自然界隐秘通信网络的神秘面纱，展现其令人惊叹的智慧与生存策略。 第一章：大地的心跳——植物的无声语言 植物，通常被认为是沉默而静止的生命，但它们却是自然界最活跃的信息传递者之一。它们通过根系、叶片、花朵，甚至是空气，与周围环境以及其他生物进行着微妙而有效的沟通。 根系网络：地下信息的传递者 菌根的协作： 绝大多数陆地植物都与真菌建立了共生关系，形成菌根。这些真菌的菌丝能够延伸到土壤深处，不仅帮助植物吸收水分和矿物质，更重要的是，它们构建了一个庞大的地下信息网络。一棵树的根系可以通过菌丝与其他植物连接，共享养分，更重要的是传递“警报”信号。当一株植物受到病虫害侵袭时，它能通过菌根网络释放化学信号，提醒附近的同类进入“防御”状态，提前启动自身的免疫系统。这就像一场无声的“化学战争”，在植物之间悄然打响，高效而隐蔽。 根分泌物的交流： 植物的根系会分泌出各种化学物质，这些物质能够影响周围土壤的化学成分，吸引或驱赶特定的微生物，甚至影响其他植物的生长。例如，一些植物会释放出抑制竞争者生长的化学物质，以确保自身的生存空间。这种“土壤通信”是植物之间争夺资源、维持种群结构的微妙策略。 水与养分的共享： 在某些情况下，通过菌根网络，健康的老树甚至可以向幼苗输送养分，帮助它们在恶劣的环境中成长。这是一种跨代的“关怀”，体现了生态系统中生命之间的相互依存。 空气中的低语：挥发性有机物的信号 “求救”信号： 当植物遭受啃食时，它们会释放出挥发性有机物（VOCs），这些气味能够吸引捕食这些食草动物的“天敌”。例如，玉米受到斜纹夜蛾幼虫啃食后，会释放出特定的VOCs，吸引斜纹夜蛾的天敌——一种寄生蜂。寄生蜂接收到信号后，会迅速赶到，将卵产在斜纹夜蛾幼虫体内，最终将其杀死。这种“化学召唤”是植物实现自我保护的绝妙方式。 “警示”信号： 同样，VOCs也能在植物之间传递“警报”。当邻近的植物被啃食时，其释放的VOCs能被健康的植物感知，促使它们提高自身防御物质的合成，为即将到来的“威胁”做好准备。 “传粉者”的诱惑： 花朵释放的芬芳气味，正是精心设计的VOCs，它们能够吸引传粉者，如蜜蜂、蝴蝶和鸟类，帮助植物完成繁衍。不同的花朵散发出不同的气味，以吸引特定的传粉者，形成一种高效的“生物营销”策略。 信号的复杂性：光、声与电 光信号的传递： 在茂密的森林中，植物会根据光照的强弱和方向调整生长姿态，彼此之间形成“光竞争”和“避影”策略。它们对光线的感知和反应，也是一种重要的信息交换。 声音的共鸣： 近年的研究表明，植物可能也能够感知和响应某些声音。例如，研究发现，某些植物在接收到与其授粉者相关的“振动”（可能是蜜蜂翅膀的振动）时，会增加花蜜的产量。这种对声音的感知，虽然尚不完全清晰，但却为我们打开了新的想象空间。 电信号的传递： 植物体内存在电信号，可以传递到植物的不同部位，调节其生理活动。虽然目前对植物之间通过电信号进行远距离通信的研究尚属初步，但它为理解植物的内部信息网络提供了新的视角。 第二章：森林的喧嚣——动物的交流艺术 动物世界的通信方式更加多样和直观，它们利用声音、气味、肢体动作、颜色甚至触碰，构建了一个复杂而生动的交流体系，以满足生存、繁衍、社会交往等多种需求。 声音的舞蹈：从低语到呐喊 报警信号： 许多动物都会发出独特的报警声音，用于提醒同伴危险的临近。例如，一些鸟类会发出高频的哨声，表示空中存在捕食者，而发出低沉的咯咯声，则表示地面威胁。不同类型的报警信号，能够让同伴做出更精准的应对。 求偶信号： 雄性动物常常通过歌唱、鸣叫或特殊的呼唤来吸引雌性。例如，雄鸟复杂的歌声不仅是炫耀，更是传递自身健康状况和繁殖能力的重要信息。蝉的鸣叫、蛙的鼓噪，都是生命繁衍的“生命之歌”。 个体识别与社会维系： 许多群居动物通过独特的声音来识别个体，维系族群的内部联系。狼的嚎叫，大象的隆隆声，鲸鱼的歌声，都是它们进行远程交流、保持群体凝聚力的重要方式。 领地宣告： 动物通过声音标记自己的领地，警告入侵者。雄狮的咆哮，吼猴的呼喊，都是其主权声明，避免不必要的冲突。 气味的地图：无形的化学语言 气味标记： 许多动物通过尿液、粪便、肛门腺分泌物等留下气味标记，用于划分领地、吸引配偶、传递个体信息。例如，猫科动物通过摩擦身体和留下气味来标记领地。 信息素的传递： 信息素是更为精密的化学信号，能够引发特定行为。例如，蚂蚁会释放信息素来引导同伴寻找食物，而许多昆虫的雌性则释放信息素吸引雄性进行交配。这种“化学嗅探”在昆虫界尤为普遍，效率极高。 情绪的表达： 某些气味也能传达情绪状态，例如，受到惊吓的动物可能会释放出特殊的恐惧气味。 肢体的叙事：无声的表演 身体姿态与表情： 动物通过身体的姿态、毛发的竖立、面部表情等来表达情绪和意图。例如，狗摇尾巴表示友好，露出牙齿则表示威胁。 舞蹈与仪式： 许多动物在求偶或社交活动中会进行复杂的舞蹈。例如，蜜蜂的“摇摆舞”能够准确地向同伴传递食物源的位置和距离。各种求偶仪式，也是一种高度信息化的交流过程。 触碰与梳理： 灵长类动物之间的互相梳理毛发，不仅是清洁行为，更是重要的社交活动，能够增进群体成员之间的亲密度和信任感。 视觉的冲击：色彩与图案的秘密 警告色： 鲜艳的色彩往往是警告信号，表明该物种有毒或危险。例如，毒箭蛙的鲜艳体色就是对捕食者的强烈警告。 伪装色： 许多动物利用色彩和图案来融入环境，躲避捕食者或伏击猎物。变色龙的变色能力，是视觉伪装的极致体现。 求偶展示： 雄性孔雀华丽的尾屏，天堂鸟精美的羽毛，都是通过视觉展示来吸引雌性，传递其优良基因。 第三章：微生物的低语——隐匿的生命之网 在我们日常的感知之外，还有一个庞大的、看不见的生命世界——微生物。它们同样拥有着复杂的交流网络，深刻影响着整个生态系统的运作。 细菌的群体感应：协同作战的策略 “ quorum sensing”： 细菌并非孤立的细胞，它们能够感知周围环境中同类细菌的数量，当达到一定密度时，会集体改变基因表达，协调行动。这种“群体感应”机制让细菌能够执行复杂的功能，例如形成生物膜（biofilm），增加其对环境的抵抗力，或分泌毒素协同攻击宿主。 信息素的化学信号： 细菌通过分泌和感知称为“信号分子”的化学物质来交流。这些信号分子就像是细菌之间的“耳语”，传递着关于种群密度、环境变化等信息，从而引发群体行为的改变。 真菌的地下网络：连接生命的基石 菌丝网络的通信： 如前文所述，真菌的菌丝网络不仅是营养交换的通道，更是信息传递的媒介。它们能够传递化学信号，影响植物的生长，甚至在植物之间“提醒”潜在的病虫害威胁。 分解与循环： 真菌在分解有机物、循环营养物质方面扮演着至关重要的角色。它们通过分泌酶来分解复杂的有机分子，并将其中包含的元素释放到土壤中，供其他生命利用。这一过程本身就是一种信息传递，告知生态系统可用的资源。 病毒的隐秘信息：寄生与进化的驱动力 基因片段的交换： 病毒在感染宿主的过程中，能够将自身的基因片段整合到宿主的基因组中，甚至携带宿主的基因片段转移到新的宿主。这种基因水平的转移，是生物进化的重要驱动力，也是一种隐秘的信息交换形式。 生态系统的调控： 病毒能够影响微生物群落的组成和动态，在生态系统中扮演着重要的“控制者”角色，例如通过感染和杀死优势菌群，维持生物多样性。 第四章：智慧的编织——网络中的协同与适应 自然界中的通信网络并非孤立存在，它们相互交织，形成一个复杂而动态的系统，展现出惊人的协同与适应能力。 跨物种的协同：共赢的信号 共生关系： 许多生物之间的共生关系，都建立在信息交换的基础上。例如，珊瑚与虫黄藻之间的共生，依赖于化学信号的传递，虫黄藻通过光合作用为珊瑚提供能量，而珊瑚则为虫黄藻提供保护和二氧化碳。 互利共生： 蜜蜂与花朵之间的互利共生，就是一个典型的例子。花朵释放的香气和颜色吸引蜜蜂，而蜜蜂在采集花蜜的同时，为花朵授粉。这种信息交换确保了双方的生存和繁衍。 适应性与演化：进化的驱动力 信号的优化： 生物通过长期的自然选择，不断优化自身的通信信号，使其更有效、更具辨识度。例如，报警信号的清晰度、求偶信号的吸引力，都会影响个体的生存和繁殖机会。 应对环境变化： 在不断变化的环境中，生物的通信网络也必须具备适应性。例如，在噪音干扰的环境中，动物可能会发展出更有效的通信方式，如增加信号的强度或改变信号的频率。 信息的丢失与冗余：生存的韧性 信号的冗余： 为了应对信息的丢失或干扰，自然界常常采用信号冗余的策略。例如，动物可能通过多种方式传递同一个信息，或者信号本身包含多重信息。 信息的丢失与失衡： 然而，当某些关键的通信环节被破坏时，整个生态系统可能会陷入失衡。例如，传粉者的减少，会直接影响植物的繁衍，进而影响整个食物链。 结论：静谧中的宏大叙事 《静谧的森林：自然界的隐秘通信网络》将带您走出浅层的观察，进入一个充满智慧和策略的微观世界。我们将揭示，生命并非孤立地存在，而是通过无数种看不见的联系，编织成一张错综复杂、充满活力的生命之网。从植物根系的悄悄话，到动物声音的交响曲，再到微生物的化学耳语，每一个信号，每一次传递，都在讲述着关于生存、繁衍、合作与竞争的宏大叙事。理解这些隐秘的通信网络，不仅能让我们更深入地认识自然界的奥秘，更能启迪我们对自身社会、信息技术以及可持续发展的思考。让我们一同走进这片静谧的森林，倾听生命的低语，感受智慧的脉动。

评分☆☆☆☆☆

其次，优化这个词则暗示了这本书会涉及更深层次的网络管理和资源调度。在无线传感器网络中，节点数量庞大，分布广泛，而且通信环境复杂多变。如何在这种情况下，通过合理的节点部署、路径选择、数据聚合以及任务分配，来提升网络的整体性能，例如数据的准确性、延迟以及吞吐量，是我非常感兴趣的部分。我特别希望书中能够关注一些前沿的优化技术，比如机器学习在网络中的应用，或者基于博弈论的资源分配方法。很多时候，一个看似微小的优化调整，都可能带来网络性能的显著提升，甚至解决一些看似棘手的问题。

评分☆☆☆☆☆

而可生存性，在我看来，是前两个目标——节能和优化——的最终体现，更是无线传感器网络能够真正落地应用的核心要素。它不仅仅是指网络能够持续运行，更包含了网络在面对各种干扰、故障甚至攻击时，能够保持其基本功能和数据完整性的能力。我期待书中能够详细阐述如何设计具有鲁棒性的网络架构，如何实现有效的故障检测与恢复机制，以及如何应对恶意节点的威胁。一个真正“可生存”的无线传感器网络，才能够在恶劣的环境下，在关键时刻提供可靠的数据支持，这对于诸如环境监测、灾难预警、工业自动化等领域至关重要。

评分☆☆☆☆☆

另外，这本书的标题让我联想到，它可能不仅仅局限于单一的技术层面，而是试图从一个更宏观、更系统的角度来审视无线传感器网络的设计与管理。节能、优化与可生存性这三个方面相互关联，又相互制约。例如，过度追求节能可能会牺牲一些性能，而盲目优化则可能增加能耗。因此，找到这三者之间的最佳平衡点，形成一个可持续发展的网络生态，是这本书需要解决的重大命题。我希望书中能够提供一些权衡取舍的指导原则，帮助读者理解如何在不同的应用场景下，根据实际需求来制定合适的策略。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，《无线传感器网络节能、优化与可生存性》这个书名所传达的信息，准确地击中了我的关注点。它让我对本书充满了期待，认为它将是一本集理论深度与实践价值于一体的优秀著作。我希望它能够为我们理解和构建更强大、更持久的无线传感器网络提供宝贵的知识和启示，解决我们长期以来在无线传感器网络领域所面临的实际挑战，并引领相关技术向更高效、更可靠的方向发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字《无线传感器网络节能、优化与可生存性》听起来就非常有吸引力。作为一个对物联网和传感器技术一直保持高度关注的读者，我一直觉得如何在资源受限的无线传感器网络中实现长效运行是一个极具挑战性的课题。这本书的标题直接点明了关键问题：节能、优化和可生存性。这三个词汇的组合，在我看来，几乎涵盖了构建一个实用、可靠的无线传感器网络所面临的核心挑战。 首先，节能是无线传感器网络最根本的制约因素。传感器节点通常体积小巧，能量来源有限，大多依靠电池供电。因此，如何最大程度地延长节点的续航时间，是决定整个网络生命周期的关键。我非常期待书中能够深入探讨各种节能策略，例如低功耗通信协议的设计，数据采集频率的智能调整，以及休眠/唤醒机制的优化。想象一下，如果一个网络能够通过精妙的节能算法，在几乎不更换电池的情况下运行数年，那将是多么了不起的成就。我希望书中不仅仅是理论的堆砌，更能提供一些实际可行的技术方案，甚至能够通过案例分析来展示这些方案的有效性。