紫外光自组织网络理论 柯熙政 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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柯熙政 著

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• 紫外光通信
• 自组织网络
• 无线通信
• 网络协议
• 光通信
• 柯熙政
• 科学出版社
• 信息技术
• 通信工程
• 网络安全

店铺： 河北省新华书店图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030313225

商品编码：29737199570

包装：平装

出版时间：2011-06-01

基本信息

书名：紫外光自组织网络理论

定价：70.00元

作者：柯熙政

出版社：科学出版社

出版日期：2011-06-01

ISBN：9787030313225

字数：

页码：374

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

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内容提要

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无线激光通信融合了光纤通信与微波通信的优点，但是激光的直线传输限制了无线激光通信的应用范围。紫外光非直视传输弥补了无线激光通信的不足，可以采用自组织网络扩大其覆盖范围，因而具有潜在的应用前景。《紫外光自组织网络理论》详细分析了紫外光自组织网络的信道特性，对紫外光通信覆盖范围进行了分析计算。在分析经典通信协议的基础上，对MAC层协议及其公平性、路由协议等进行了讨论，构建了适用于紫外光非直视通信的基本构架。对书中提出的通信协议进行了详细分析，书末给出了计算机仿真的关键程序，以便读者学习和理解。
《紫外光自组织网络理论》可作为高等院校通信、网络等相关专业的高年级本科生、研究生的教学用书，也可作为研究人员和工程技术人员的参考用书。

目录

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作者介绍

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柯熙政，教授，博士生导师。1962年生，1996年在中国科学院获得理学博士学位，1997-2002年在西安电子科技大学、第二炮兵工程学院从事博士后研究工作。现为西安理工大学“通信与信息系统”学科带头人。
柯熙政教授主要从事无线激光通信与组合导航领域的研究工作，先后主持和参加国家高技术发展计划、军队重大预演演示验证项目、国防重点实验室重点基金、国家自然科学基金等数十项科研项目，SCI和EI收录论文近百篇，出版学术著作三部。
柯熙政教授曾获得军队科技进步一等奖、中国科学院研究生院长奖学金、中国科学院“盈科”青年学者奖及多项陕西省科技类奖。

文摘

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（2）环境。蚂蚁所在的环境是一个虚拟的世界，其中存在障碍物、别的蚂蚁以及信息素。信息素有两种，一种是找到食物的蚂蚁洒下的食物信息素，另一种是找到蚁的蚂蚁洒下的蚁信息素。每个蚂蚁都仅仅能感知其范围内的环境信息，并且环境中的信息素以的速度消失。
（3）觅食规则。在每只蚂蚁能感知的范围内寻找是否有食物，如果有就直接过去，否则看是否有信息素，并且比较在能感知的范围内哪一点的信息素多，这样，它就朝信息素多的地方走，并且允许每只蚂蚁以一个小概率犯错误，从而并不是往信息素多的点移动。蚂蚁找蚁的规则和上面一样，只不过此时它对蚁的信息素做出反应，而对食物信息素没反应。
（4）移动规则。每只蚂蚁都朝向信息素多的方向移动，当周围没有信息素指引的时候，蚂蚁会按照自己原来运动的方向惯性的运动下去，并且在运动的方向有一个的小扰动。为了防止蚂蚁原地转圈，它会记住近刚走过的哪些点，如果发现要走的下一点已经在近走过了，它就会尽量避开。
（5）避障规则。如果蚂蚁要移动的方向有障碍物挡住，如果有信息素指引的话，它会按照觅食的规则行为，否则会的选择一个方向前行。
（6）播撒信息素规则。每只蚂蚁在刚找到食物或者蚁时散发的信息素多，并随着它走远的距离，播撒的信息素越来越少。
蚂蚁个体之间并没有直接的联系，但是根据这几条规则每只蚂蚁都能和环境发生交互，通过信息素这个纽带，把各个蚂蚁之间关联起来。例如，当一只蚂蚁找到了食物时，它并不是直接地告诉其他蚂蚁存在食物的地点，而是向环境播撒信息素，当其他的蚂蚁经过附近的时候，就会因感觉到信息素，然后根据信息素的指引找到食物。
当没有蚂蚁找到食物时，环境中不存在有用的信息素，蚂蚁能够相对有效的找到食物要归功于蚂蚁的移动规则。首先，它要尽量保持某种惯性，这样使得蚂蚁尽量向前方移动（开始时这个前方是固定的一个方向），而不是原地无谓的打转。其次，蚂蚁要有的性，虽然有了固定的方向，但也不能像粒子一样一直直线运动下去，而是有一个的干扰。这样就使得蚂蚁运动起来具有的目的性，在尽量保持原来方向的基础上，又有新的试探，尤其当碰到障碍物时它会立即改变方向，这可以看成一种选择的过程，也就是环境中的障碍物让蚂蚁的某个方向正确，而其他方向则不对。这就解释了为什么单个蚂蚁在复杂的诸如迷宫的地图中仍然能找到隐蔽得很好的食物。当然，在有一只蚂蚁找到了食物时，其他蚂蚁就能沿着信息素很快找到食物。

序言

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智慧的潮汐：无线传感器网络中的自组织与智能涌现 在信息爆炸的时代，如何高效、可靠地收集、处理和传播海量数据，已成为制约技术发展和应用拓展的关键瓶颈。传统的集中式或分层式网络架构，面对日益复杂和动态变化的应用场景，显得力不从心。尤其是在环境监测、智能交通、灾害预警、医疗健康、工业自动化等领域，部署大规模、分布式的传感器节点，并使其能够自主协作，形成一个智能的网络，已成为迫切的需求。 本书《智慧的潮汐：无线传感器网络中的自组织与智能涌现》正是在这样的时代背景下应运而生。它并非仅仅是对某一特定技术算法的罗列，而是深入探讨了无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）在“自组织”这一核心理念指导下，如何展现出“智能涌现”这一令人惊叹的特性。我们将带领读者穿越理论的海洋，驶向智能应用的彼岸，理解一个看似简单、微弱的个体，如何通过群体协作，汇聚成一股强大的智慧洪流。 第一部分：基石——理解自组织的本质与挑战 自组织，顾名思义，是指一个系统中的个体无需外部的中央控制，仅凭简单的局部交互规则，就能自发地形成全局有序结构或行为的能力。在无线传感器网络中，这意味着每个传感器节点，作为网络的“细胞”，都遵循一套内在的通信、协作与决策机制。它们在资源受限（能量、计算能力、存储空间）、节点异质性（不同性能的节点）、环境动态性（节点故障、环境变化）以及通信不可靠（信号衰减、干扰）等多重挑战下，依然能够协同工作，完成预设的任务。 本书将从理论层面，深入剖析自组织网络的几个关键维度： 节点间的局部交互： 我们将详细阐述，是什么样的局部交互规则，能够促使节点之间建立连接、交换信息、共享状态，并最终影响彼此的行为。这包括不同类型的通信协议（如多跳路由、播发/收集）、邻居发现机制、以及基于概率或确定性的决策模型。 信息传播与聚合： 在缺乏中心节点的网络中，信息如何从源头传播到需要的地方？如何有效地聚合来自多个节点的数据，以减少冗余并提取有价值的信息？我们将探讨各种信息传播策略，例如基于事件的传播、基于查询的传播，以及各种数据融合和聚合技术，如加权平均、聚类分析和分布式数据库。 协作与任务分配： 如何让一群传感器节点协同完成一个复杂的任务，例如覆盖监测、目标跟踪或协同感知？本书将深入研究各种协作模型，包括基于博弈论的资源分配、基于激励的节点行为引导，以及分布式任务规划和调度算法。 适应性与鲁棒性： 面对节点故障、通信链路中断或环境干扰，自组织网络如何保持其整体的鲁棒性和适应性？我们将分析各种自愈机制，例如动态路由选择、节点冗余部署以及基于反馈的自我调整能力。 第二部分：动力——涌现智能的机制与表现 “智能涌现”是自组织网络中最具吸引力的特质。它指的是，当大量具备简单能力的个体按照自组织原则进行交互时，整个系统会表现出超越个体能力之和的复杂、高级的行为模式，这种模式无法简单地通过分析单个节点的行为来预测。这就像蚂蚁能够建造宏伟的蚁巢，鸟群能够形成令人惊叹的空中舞蹈，它们并非由一只“蚁后”或“领头鸟”精确指挥，而是源于个体遵循简单规则的集体行为。 本书将重点解析智能涌现的几种重要表现形式及其背后的机制： 动态拓扑的形成与演化： 在自组织网络中，网络的连接结构（拓扑）并非固定不变，而是随着节点的位置、状态和通信能力的动态变化而不断调整。我们将探讨如何形成高效的覆盖拓扑、如何维持可靠的连通性，以及如何在这种动态变化中保持网络的整体性能。 分布式决策与协同控制： 智能涌现最直接的表现之一，就是分布式决策能力的提升。例如，当需要探测一个异常事件时，网络中的节点能够自我组织，形成一个临时的信息收集小组，并共同做出是否发出警报的决策。我们将研究各种分布式决策模型，包括基于共识的算法、基于信誉的评分机制，以及如何通过群体智能来解决复杂的优化问题。 自适应的资源管理： 传感器节点的能量和计算资源是极其宝贵的。智能涌现能够实现精细化的资源管理，例如，当网络检测到能量消耗过快的区域时，节点能够自发地调整其工作模式，降低功耗，延长网络寿命。本书将探讨基于预测和反馈的自适应资源分配策略。 涌现出的群体行为： 我们将通过具体的案例，展示智能涌现如何体现在传感器网络的各种应用中。例如，在环境监测中，节点能够自发地形成一个“虚拟传感器”，提供比单个节点更准确、更全面的环境信息；在目标跟踪中，节点能够协同配合，形成一个动态的“跟踪网”，即使部分节点失效，也能保证目标的连续追踪。 第三部分：实践——构建与优化自组织智能网络 理论的深度最终需要回归到实际的应用。本书的第三部分，将重点关注如何将自组织的理念转化为可行的技术方案，并指导读者如何构建和优化具有智能涌现特性的无线传感器网络。 关键技术模块剖析： 我们将详细介绍构建自组织智能网络所需的关键技术模块，包括： 低功耗通信协议： 针对资源受限的节点，设计高效、低功耗的路由协议（如 LEACH, RPL 等），以及事件驱动和周期性通信策略。 分布式数据处理与分析： 探讨在节点本地进行初步数据处理、特征提取，以及如何利用分布式机器学习算法进行数据挖掘和模式识别。 节点管理与维护： 研究如何实现节点的动态加入和退出，以及如何进行故障检测、隔离和恢复。 安全机制： 在分布式的环境中，如何保障信息的机密性、完整性和可用性，防止恶意攻击。 算法的数学建模与分析： 我们不会止步于概念的描述，而是会深入到相关的数学模型和分析工具，例如马尔可夫链、排队论、图论、信息论等，来量化和评估自组织算法的性能，如网络的覆盖率、连通性、时延、能量消耗等。 仿真与实验平台： 理论的验证离不开实践。本书将介绍常用的网络仿真工具（如 NS-3, OMNeT++ 等），并提供一些典型场景的仿真示例，帮助读者理解算法的实际运行效果。同时，我们也会探讨如何搭建真实的传感器网络实验平台，进行实际部署和测试。 应用场景的探索与展望： 最后，我们将带领读者探索自组织智能网络在不同领域的广泛应用前景，包括： 智慧城市： 智能交通管理、环境监测、公共安全监控。 智慧农业： 精准灌溉、病虫害监测、作物生长分析。 工业物联网： 设备状态监测、预测性维护、生产流程优化。 环境与生态监测： 森林火灾预警、水质监测、野生动物追踪。 医疗健康： 远程病人监护、可穿戴设备数据采集。 本书旨在为读者构建一个清晰、系统的认知框架，理解无线传感器网络中自组织的核心思想，掌握涌现智能的内在机制，并具备构建和优化此类智能系统的初步能力。我们希望通过对“智慧的潮汐”的深入剖析，激发读者在这一充满潜力的研究和应用领域进行更深层次的探索。无论您是科研人员、工程师，还是对未来智能网络充满好奇的学生，本书都将为您提供一份宝贵的思想财富和实践指南。让我们一起，驾驭智慧的潮汐，驶向更加智能化的未来。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的学术气息非常浓厚，可以说是面向专业研究人员的深度专著，每一个章节都建立在坚实的数学基础之上。我注意到作者在引用文献时非常审慎，几乎每一步关键的论证都有据可查，这对于一本理论性著作来说至关重要，体现了极高的学术诚信度。对于我们这些长期在实验一线摸爬滚打的人来说，我们更看重的是理论模型的可解释性和可验证性。这本书在解释“自组织”这一核心概念时，虽然数学描述极其精确，但缺乏一些宏观层面的类比或工程学上的直观映射，这使得我在尝试将其与实际观察到的现象进行对照时，偶尔会感到一种“理论的墙”难以逾越。我期待在后续的章节中，能看到更多关于该理论在特定物理或信息系统中的具体应用实例分析，哪怕只是一个简化的仿真案例也好，这能极大地帮助我们这些“应用导向”的读者建立起更具象的认知框架。总而言之，它更像是一本“工具书”式的理论基石，需要读者具备相当的理论准备才能高效阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论的连贯性和完整性上做到了极高的水准，它不仅仅是罗列知识点，而是在努力描绘一个完整的“世界观”。特别是关于“临界点”附近系统行为的描述，那些关于模式转变和对称性破缺的论述，让我对光场在特定激发下的复杂行为有了全新的认识。作者似乎非常推崇一种“自下而上”的建模哲学，通过微观粒子的相互作用规律，来推导出宏观网络结构的演化规律。我注意到，书中对于“噪声”或“随机扰动”的处理非常到位，它没有将这些因素简单地视为干扰，而是将其纳入了自组织过程的内在机制中去考察，这种辩证的视角极具启发性。虽然我对其中几段关于特定数学算子的具体运算细节理解得不够透彻，但这并不妨碍我把握住该理论框架的核心思想。这本书无疑是该领域内一本里程碑式的参考书，它的价值不在于快速提供解决方案，而在于提供理解问题的底层逻辑和思维方式。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计倒是挺有意思的，封面采用了深邃的蓝紫色调，隐约透出一种神秘感，让人联想到深空或者高能粒子碰撞的瞬间。内页纸张的质感也相当不错，阅读起来眼睛不会感到疲劳。我最近刚接触这个领域不久，很多前沿的概念对我来说都像迷雾一样，所以这本书的理论深度对我来说是一个不小的挑战。我特别欣赏作者在处理那些复杂数学模型时所展现出的那种严谨和一丝不苟的态度，每一个公式推导都像是精心雕琢的艺术品，逻辑链条清晰得让人拍案叫绝。当然，对于初学者来说，可能需要花费大量时间去消化那些符号和抽象的概念，光是理解一些基础的拓扑结构描述，我就查阅了不少辅助资料。不过，正是这种挑战性，让我觉得每一次理解上的突破都充满了成就感，感觉自己真的踏入了理论的殿堂。希望接下来的章节能提供更多直观的案例来辅助理解，毕竟理论最终还是要落实到实际应用上，才能真正发挥其价值。这本书的排版布局也做得比较舒服，行距和字号都把握得恰到好处，长时间阅读下来也不会觉得拥挤。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本厚重的理论著作，我最大的感受是作者在构建这个知识体系时的那种百科全书式的广度与深度。从基础的动力学系统理论出发，逐步引入非线性演化、耗散结构，最终汇聚到紫外光特定条件下的网络涌现机制，整个逻辑的推进如同搭积木一般，层层递进，结构无比坚固。让我印象深刻的是，作者似乎有意地在某些关键的理论断点处留下了“可拓展空间”，这对于激发后继研究者的创新思维非常有益。不过，对于像我这样，更偏向于将现有成熟理论进行优化和改进的工程师而言，书中对一些尚未完全成熟的假设性前提讨论得过多，略微分散了我的注意力。我更希望看到的是那些已经被证明具有高度稳定性的核心定理和算法框架。这本书的论述风格非常“克制”，很少使用夸张的词汇去形容成果的重要性，一切都交给严密的逻辑来证明，这种沉稳的态度本身就很有说服力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格是那种非常典型的、老派的硬核科学写作，几乎没有丝毫的文学修饰，全部是概念、定义、定理和证明的堆砌。这对我来说是一个双刃剑。一方面，这意味着信息的密度极高，没有一句废话，阅读效率从信息量角度看非常高；另一方面，这种直接的、高度抽象的表达方式，要求读者必须保持极高的专注力，稍有走神，可能就会错过一个关键的上下文关联点，导致后续内容的理解完全停滞。我尝试在通勤时间和午休时间来阅读，效果并不理想，这本书显然更适合在完全不受干扰的、清晨或深夜的安静环境下，配合笔和草稿纸进行“精读”。另外，书中对术语的首次定义非常详尽，这一点值得称赞，它确保了读者在进入专业语境时不会迷失方向，可见编纂过程中对新手读者的考虑。希望未来能有一个配套的在线资源库，提供一些可视化工具来辅助理解书中描述的那些高维相空间轨迹。