無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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樊寬剛，麼曉康，陳宇航 著

圖書標籤:

• 無綫傳感器網絡
• 傳感器網絡
• 物聯網
• 無綫通信
• 數據采集
• 低功耗設計
• 路由協議
• 安全技術
• 應用研究
• 嵌入式係統

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 冶金工業齣版社

ISBN：9787502471743

商品編碼：29729136291

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名:無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用

定價：45.00元

售價：30.6元,便宜14.4元,摺扣68

作者:樊寬剛,麼曉康,陳宇航

齣版社：冶金工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787502471743

字數：

頁碼：216

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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《無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用》通過對無綫傳感器網絡電磁信號在井下傳輸研究，仿真瞭礦井不同形狀對電磁信號傳輸的影響，提齣應對礦井下電磁輻射乾擾的措施；通過研究節點路徑優化算法、定位算法及節點在有障環境中的部署，降低無綫傳感器網絡節點能耗，延長節點壽命和網絡生存周期，並將研究成果應用於實際，通過壓縮感知技術壓縮瞭數據量，驗證瞭研究方法的有效性和可行性。
　　《無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用》可為基於無綫傳感器網絡技術的礦井下生産和監測係統的設計提供技術支持和設計參考，也可以作為相關領域本科生、研究生和工程技術人員的教材和參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《無綫傳感器網絡關鍵技術研究及應用》圖書簡介 內容概述 本書深度聚焦無綫傳感器網絡（WSN）這一新興且快速發展的技術領域，旨在全麵梳理和探討其核心關鍵技術，並詳細闡述其在各個實際應用場景中的部署、優化與成效。全書結構嚴謹，內容詳實，從理論基礎到實踐應用，層層遞進，為讀者提供一個係統、深入的學習和研究平颱。 第一部分：無綫傳感器網絡基礎理論與體係架構 本部分為全書的基石，旨在為讀者構建對WSN的全麵認知。 第一章：無綫傳感器網絡概述 1.1 傳感器網絡的概念與發展曆程 詳細介紹傳感器網絡的起源，從早期的分布式傳感係統到如今高度集成的WSN。 分析WSN相較於傳統傳感器網絡的獨特優勢，如分布式、自組織、低功耗、低成本等。 探討WSN技術發展的關鍵驅動因素，包括微機電係統（MEMS）、低功耗無綫通信技術、嵌入式係統以及大規模數據處理能力的發展。 1.2 WSN的典型應用領域 廣泛羅列WSN在環境監測（如空氣質量、水質、土壤濕度）、工業監控（如設備狀態監測、生産過程自動化）、醫療健康（如遠程病人監護、健康管理）、軍事應用（如戰場態勢感知、邊境監控）、智能傢居（如環境控製、安全防護）、農業（如精準農業、智能灌溉）等領域的實際應用案例。 針對每個領域，初步分析WSN在其中扮演的角色和能解決的關鍵問題。 1.3 WSN的體係架構與關鍵組成部分 詳細解析WSN的典型分層體係結構，包括感知層（傳感器節點）、網絡層（通信與路由）和應用層（數據處理與服務）。 深入剖析每個層級的功能和重要性，例如感知層中的傳感器類型、數據采集機製；網絡層中的通信協議、拓撲結構；應用層中的數據融閤、決策支持等。 介紹WSN節點的基本組成：微控製器、傳感器、通信模塊、電源管理單元。 第二章：傳感器節點關鍵技術 2.1 傳感器技術 詳盡介紹各類常用傳感器的原理、性能指標（如精度、靈敏度、響應時間）及選擇標準，涵蓋溫度、濕度、光照、壓力、氣體、加速度、位置等傳感器。 探討新型傳感器的發展趨勢，如MEMS傳感器、微型化傳感器、多功能集成傳感器等。 分析傳感器數據采集的挑戰，如噪聲、漂移、標定等，並介紹相應的處理技術。 2.2 低功耗技術 深入探討WSN節點功耗的構成，識彆主要功耗來源（如CPU、通信模塊、傳感器）。 詳細介紹各種低功耗設計策略，包括硬件休眠/喚醒機製、動態電壓/頻率調整（DVFS）、低功耗通信協議、數據壓縮與高效傳輸。 闡述能量采集技術（如太陽能、振動能、射頻能）在延長WSN節點工作壽命方麵的作用和挑戰。 2.3 嵌入式係統與微控製器 介紹適用於WSN節點的典型嵌入式處理器架構，重點關注其低功耗特性、計算能力與存儲需求。 分析實時操作係統（RTOS）在WSN節點上的應用，及其在任務調度、資源管理、中斷處理方麵的優勢。 探討WSN節點軟件開發的工具鏈、編程語言（如C/C++）及調試方法。 第二部分：無綫傳感器網絡通信與組網技術 本部分是WSN實現互聯互通的核心，重點關注其高效、可靠的通信機製。 第三章：WSN通信協議棧 3.1 物理層與MAC層 詳細介紹WSN常用的無綫通信標準，如IEEE 802.15.4（Zigbee、6LoWPAN的基礎）。 深入分析MAC層的關鍵技術，如時分多址（TDMA）、載波偵聽多路訪問/衝突避免（CSMA/CA）及其在WSN環境下的優化，包括低功耗監聽、避免信道衝突的策略。 探討不同MAC協議的優缺點，以及在不同應用場景下的適用性。 3.2 網絡層（路由協議） 詳細梳理WSN網絡層麵臨的獨特挑戰，如節點移動性、節點失效、能量受限、拓撲動態變化等。 深入分析各類WSN路由協議的原理、特點與性能評估指標。主要包括： 基於數據中心的路由（Data-centric Routing）：如Directed Diffusion，強調數據興趣與數據的匹配。 層次路由（Hierarchical Routing）：如LEACH（低功耗自適應集群協議），通過簇頭收集和聚閤數據，降低能耗。 位置基路由（Location-based Routing）：如GEOGRAPHIC-BASED routing，利用節點位置信息進行路由。 傳輸性路由（Flow-based Routing）：如GEAR（Geographic and Energy Aware Routing）。 QoS感知路由（QoS-aware Routing）：考慮時延、可靠性、帶寬等服務質量指標。 對比分析不同路由協議在能耗、可擴展性、魯棒性、時延等方麵的錶現。 3.3 傳輸層與應用層 討論WSN傳輸層協議的設計原則，如TCP在WSN中的局限性，以及UDP、TCP的變種或定製化協議。 介紹WSN應用層協議的設計，如WSN的語義模型、事件驅動模型，以及與上層應用交互的接口。 探討可靠數據傳輸、擁塞控製在WSN環境下的實現。 第四章：WSN網絡拓撲與組網 4.1 WSN網絡拓撲結構 分析星型、總綫型、環型、網狀型等傳統網絡拓撲在WSN中的適用性與局限性。 重點介紹WSN中常用的自組織網絡（Ad-hoc）拓撲，如簇狀拓撲、分層拓撲。 討論不同拓撲結構對網絡性能（如覆蓋範圍、能耗、魯棒性）的影響。 4.2 WSN的自組織與拓撲管理 詳細闡述WSN節點如何進行自發現、鄰居發現，並構建網絡連接。 探討拓撲發現、維護和重構的機製，以及如何應對節點加入、離開、失效等情況。 介紹常用的拓撲管理算法，如基於連接性、距離、能量等指標的算法。 4.3 移動WSN（MWSN） 分析移動節點對WSN通信和路由帶來的挑戰（如頻繁的拓撲變化、頻繁的路由更新）。 探討移動WSN的特定路由協議和拓撲管理策略，如利用移動節點作為數據中繼。 第三部分：無綫傳感器網絡數據處理與應用 本部分聚焦於WSN采集到的海量數據如何被有效地處理、分析，並最終轉化為有價值的應用。 第五章：WSN數據處理與融閤 5.1 WSN數據特性分析 深入分析WSN數據的特點：海量性、時空相關性、冗餘性、噪聲、不確定性。 探討數據采集的頻率、粒度、精度等對後續處理的影響。 5.2 數據壓縮與傳輸優化 介紹各種數據壓縮算法在WSN中的應用，如預測編碼、變換編碼、統計編碼等。 分析如何根據數據特性選擇閤適的壓縮算法，以降低通信開銷和能耗。 探討數據傳輸的調度與匯聚機製，減少不必要的數據傳輸。 5.3 數據融閤技術 詳細闡述數據融閤的層次（如傳感器層融閤、節點層融閤、網絡層融閤）。 介紹不同類型的數據融閤方法，如基於統計的方法（如加權平均、貝葉斯）、基於證據的方法（如D-S證據理論）、基於模糊邏輯的方法、基於機器學習的方法。 分析數據融閤在提高數據精度、魯棒性、降低冗餘信息、增強係統感知能力方麵的作用。 5.4 數據存儲與查詢 探討WSN數據存儲的挑戰，如分布式存儲、邊緣計算存儲。 介紹WSN數據查詢的機製和方法，如基於興趣的查詢、位置基查詢。 分析如何優化數據查詢的效率和響應速度。 第六章：WSN安全與隱私保護 6.1 WSN麵臨的安全威脅 詳細列舉WSN麵臨的典型安全攻擊，如竊聽、拒絕服務（DoS）、乾擾、欺騙、重放攻擊、節點自毀等。 分析WSN由於其分布式、低功耗、開放環境等特性所帶來的特殊安全脆弱性。 6.2 WSN安全機製 介紹WSN安全協議的設計原則，重點考慮低功耗和計算資源限製。 深入探討加密技術在WSN中的應用，如對稱加密、非對稱加密、輕量級密碼算法。 分析身份認證、訪問控製、安全密鑰管理等技術在WSN中的實現。 介紹入侵檢測和防禦機製，如基於節點行為分析、基於異常檢測的入侵檢測係統。 6.3 WSN隱私保護 分析WSN應用場景中可能産生的隱私泄露問題。 介紹隱私保護技術，如匿名化、差分隱私、數據混淆等。 探討如何在保障數據可用性的同時，最大程度地保護用戶隱私。 第七章：WSN關鍵應用案例詳解 7.1 環境監測與預警係統 以具體的環境監測項目為例，詳細介紹WSN在該項目中的部署方案、傳感器選擇、網絡拓撲設計、數據采集與處理流程。 分析WSN如何實現對空氣汙染、水質變化、森林火災等進行實時監測和預警。 7.2 智能交通管理係統 闡述WSN在交通流量監測、停車位檢測、車輛定位、交通信號優化等方麵的應用。 分析WSN如何通過實時感知交通狀況，提高交通效率，減少擁堵。 7.3 工業自動化與過程監控 介紹WSN在工業設備狀態監測、生産綫故障預警、環境參數控製等方麵的應用。 分析WSN如何提高工業生産的自動化水平、降低運營成本、保障生産安全。 7.4 智慧醫療與健康監測 深入探討WSN在遠程病人監護、可穿戴健康設備、醫院內部環境監控等方麵的應用。 分析WSN如何實現對患者生命體徵的實時監測，提供及時的醫療乾預。 7.5 其他典型應用 簡要介紹WSN在智慧農業、智能傢居、災害應急響應等其他領域的應用，展示其廣泛的應用前景。 第四部分：WSN技術發展趨勢與挑戰 第八章：WSN技術發展趨勢與展望 8.1 異構WSN與物聯網（IoT）的融閤 探討WSN如何與其他類型的傳感器網絡、通信技術（如Wi-Fi, Bluetooth, 5G）融閤，形成更廣泛的物聯網。 分析WSN在物聯網中的作用和地位，以及如何實現互聯互通。 8.2 邊緣計算與WSN 介紹邊緣計算技術在WSN中的應用，將數據處理能力下沉到網絡邊緣。 分析邊緣計算如何降低延遲、減少網絡帶寬壓力、提高數據處理效率。 8.3 人工智能與WSN 探討AI技術（如機器學習、深度學習）在WSN數據分析、模式識彆、異常檢測、故障預測等方麵的應用。 分析AI如何提升WSN的智能化水平和決策能力。 8.4 WSN的標準化與互操作性 分析WSN標準化麵臨的挑戰，以及推動互操作性的重要性。 展望WSN標準化未來的發展方嚮。 8.5 能量收集與可持續WSN 進一步探討能量采集技術在WSN中的發展前景，以及實現完全自主供電的WSN的可能性。 分析如何設計更可持續的WSN係統。 第九章：WSN麵臨的挑戰與未來研究方嚮 9.1 可擴展性問題 分析大規模WSN部署時，網絡管理、路由效率、數據處理等方麵的可擴展性挑戰。 9.2 魯棒性與容錯性 探討如何提高WSN在節點失效、通信中斷、環境乾擾等情況下的魯棒性和容錯能力。 9.3 能量效率與續航能力 進一步強調能量效率是WSN永恒的挑戰，並提齣更深入的研究方嚮，如智能休眠策略、能量共享機製。 9.4 數據質量與可信度 分析如何提高WSN數據的準確性、可靠性和可信度，減少因噪聲和傳感器失效帶來的錯誤信息。 9.5 成本與部署的實際問題 探討WSN大規模部署的經濟效益、安裝維護成本、用戶接受度等實際問題。 9.6 未來研究展望 總結本書內容，並提齣若乾具有潛力的未來研究方嚮，鼓勵讀者在WSN領域進行更深入的探索。 本書特色 理論與實踐並重：本書不僅深入剖析瞭WSN的核心技術原理，更結閤大量實際應用案例，幫助讀者理解理論知識如何在實踐中落地。 係統性與全麵性：從基礎概念到前沿技術，從通信協議到數據處理，再到安全隱私和未來趨勢，本書力求全麵覆蓋WSN的各個方麵。 前沿性與深度：本書緊跟WSN技術發展的步伐，探討瞭最新的技術進展和研究方嚮，如邊緣計算、人工智能在WSN中的應用。 適用性廣：本書適閤從事無綫傳感器網絡、物聯網、嵌入式係統、計算機網絡等領域的研究人員、工程師、高等院校師生閱讀。 通過閱讀本書，讀者將能夠掌握無綫傳感器網絡的關鍵技術，理解其工作原理，並能夠將其應用於實際的係統設計與開發中，為推動相關領域的科技進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本《[書籍名稱]》的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵那種深沉的藍色調，配上細小的、仿佛電路闆紋理般的暗紋，立刻營造齣一種專業而深邃的氛圍。我原本以為這會是一本晦澀難懂的技術手冊，但翻開目錄後，驚喜地發現作者在知識體係的構建上花費瞭大量心血。它不像市麵上很多同類書籍那樣，將技術點生硬地羅列堆砌，而是構建瞭一個邏輯清晰的知識脈絡。從基礎理論的引入，到具體算法的剖析，再到實際工程中的案例藉鑒，層層遞進，引人入勝。特彆值得稱贊的是，作者在闡述復雜概念時，總能巧妙地運用類比和圖示，將抽象的信號處理和數據融閤過程具象化，即便是對該領域接觸不深的初學者，也能感受到知識體係在腦中逐漸清晰的過程。閱讀過程中，我數次停下來，不是因為不理解，而是因為被作者對某個細節的深度挖掘所吸引，那種“原來還可以從這個角度去看待問題”的豁然開朗感，是閱讀一本真正好書纔能體驗到的樂趣。這本書的價值，絕不僅僅在於知識的傳遞，更在於它激發瞭讀者對未知領域的好奇心和探索欲。

評分☆☆☆☆☆

排版和校對方麵，這本書的精細程度體現瞭齣版方對專業讀者的尊重。在處理大量的數學公式和圖錶時，清晰度和對齊的精準度至關重要，稍有疏忽便可能導緻理解偏差。幸運的是，這本書在這方麵做到瞭近乎完美。公式的編號規範，符號的定義清晰且前後一緻，圖錶的數據標注詳盡且易於識彆。我特意對比瞭書中幾處復雜的流程圖，它們不僅邏輯嚴密，而且視覺上也非常直觀，即便是麵對多層嵌套的決策過程，也能一眼看穿其核心脈絡。這種對細節的極緻追求，讓讀者在需要快速檢索特定信息時，能最大限度地減少時間浪費和認知負荷。一本好的技術書，其物質形態的質量同樣重要，它直接影響瞭讀者能否長時間、無障礙地沉浸在知識的世界裏。這本書無疑在這方麵做得非常齣色，讓人願意反復翻閱和珍藏。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書的文字功底可謂是紮實而又不失靈動。很多技術著作的語言總是帶著一種不近人情的刻闆，生硬的學術腔調讓人望而生畏。然而，這本書的作者似乎深諳溝通的藝術，其敘述風格時而嚴謹如法典，一絲不苟地推導公式和證明定理；時而又變得像一位經驗豐富的老教授，在關鍵節點娓娓道來，分享他多年來在實驗颱上踩過的“坑”與獲得的“寶”。這種張弛有度的語言節奏，極大地緩解瞭閱讀過程中的疲勞感。我尤其欣賞作者在討論前沿技術時所展現齣的那種批判性思維，他並未將某一項技術奉為圭臬，而是客觀地分析瞭其優勢和固有的局限性，並引導讀者思考未來的優化方嚮。這種不盲從、重實證的態度，讓整本書的論述顯得尤為可信和有分量。它不僅教會你“是什麼”，更重要的是教會你“為什麼是這樣”以及“未來會怎樣”，這纔是真正能提升專業素養的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

真正讓我對這本書産生強烈好感的，是它所蘊含的實踐指導意義。許多理論書籍在展示瞭完美場景下的解決方案後就戛然而止，留給讀者的往往是“理論很美，但我的現實係統跑不起來”的睏境。而這本書的後半部分，花瞭大量篇幅討論瞭“工程實現中的陷阱與對策”。例如，它深入剖析瞭在真實無綫信道衰落和節點異構性背景下，理論最優算法可能麵臨的收斂速度慢、局部最優解問題。作者沒有停留在理論闡述，而是給齣瞭多套基於工程經驗調整後的啓發式算法，並附帶瞭實際部署中需要注意的硬件兼容性和軟件棧選型建議。這種“落地”的實戰精神，讓這本書的實用價值飆升。它不是象牙塔裏的孤芳自賞，而是深入泥濘中磨礪齣的實用工具，為真正想將技術付諸實踐的人，提供瞭寶貴的路綫圖和避坑指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度，超齣瞭我對一本專業參考書的預期。我本期望能找到一些關於特定協議棧的深入探討，但作者提供的遠不止於此。它仿佛提供瞭一張關於整個技術領域的“全景地圖”。書中對不同應用場景下的性能權衡進行瞭細緻的對比分析，比如在資源受限環境下的能效優化策略，與在需要高實時性數據采集場景下的延遲控製方案之間的取捨，作者都給齣瞭詳盡的數學模型支撐和仿真結果驗證。更讓我感到驚喜的是，它觸及瞭一些跨學科的交叉點，比如如何將機器學習的思想有效地融入到網絡拓撲優化和異常檢測任務中去。這種宏觀視野的把控，使得即便是資深從業者，也能從中找到新的研究切入點或優化現有係統的思路。它不僅僅是一本告訴你如何“做”的書，更是一本啓發你如何“思考”的書，將理論與工程實踐的鴻溝，以一種非常穩健的方式彌閤瞭起來。