無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論及應(yīng)用

作者在自身研究工作積累的基礎(chǔ)上精心編寫了本書，讓讀者分享其學(xué)習(xí)與研究工作的經(jīng)驗(yàn)與成果。全書分為5篇，共22章，內(nèi)容涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、組網(wǎng)通信技術(shù)、核心支撐技術(shù)、自組織管理技術(shù)以及開發(fā)應(yīng)用實(shí)例。在系統(tǒng)闡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前最新理論成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者長(zhǎng)期以來在該領(lǐng)域的研究工作，論述和總結(jié)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、應(yīng)用及所面臨的諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。全書結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容豐富，敘述深入淺出，翔實(shí)地反映了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展與成果;既可使感興趣的初學(xué)者迅速入門，也可為有一定研究基礎(chǔ)的同行提供較為系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)或方案，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域系統(tǒng)研究資料相對(duì)匱乏的境況;幫助讀者加深對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的理解，為在該領(lǐng)域內(nèi)開展進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究奠定必要的基礎(chǔ)，以縮短國(guó)內(nèi)學(xué)者在該領(lǐng)域與國(guó)際一流研究水平的差距，從而貢獻(xiàn)出更多的具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究成果。

全面論述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論與應(yīng)用，在系統(tǒng)闡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前最新理論成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者長(zhǎng)期以來在該領(lǐng)域的研究工作，論述和總結(jié)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、應(yīng)用及所面臨的諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。全書分為5篇，共22章。內(nèi)容涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn);無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的通信協(xié)議;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂啤⒐?jié)點(diǎn)定位、時(shí)間同步、網(wǎng)內(nèi)信息處理和網(wǎng)絡(luò)安全等核心支撐技術(shù);無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)、資源、任務(wù)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)部署、初始化和維護(hù)等自組織管理技術(shù);無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真、硬件開發(fā)、操作系統(tǒng)、軟件開發(fā)、ZigBee系統(tǒng)開發(fā)以及有關(guān)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用實(shí)例。

本書既可作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究人員以及廣大對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感興趣的工程技術(shù)人員的參考用書，也可作為高等院校網(wǎng)絡(luò)、通信、計(jì)算機(jī)、電子和自動(dòng)化等專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生和研究生的學(xué)習(xí)教材。

作者簡(jiǎn)介:

王殊，1956年出生，工學(xué)博士，華中科技大學(xué)電子與信息工程系教授、博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任華中科技大學(xué)電子與信息工程系主任、湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)主任、教育部高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)委員。先后多次赴德國(guó)合作研究，所在的湖北省智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2002年專門成立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究組，構(gòu)建了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)平臺(tái)。近年來，與研究組成員一起在傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)檢測(cè)與處理等方面的研究取得進(jìn)展，在國(guó)內(nèi)外期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文近百篇，獲得與申請(qǐng)專利十余項(xiàng)。

第1篇總論

第1章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述

1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介紹1

1.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念1

1.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征2

1.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用4

1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)7

1.2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)7

1.2.2傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)7

1.2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)概述8

1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展10

1.3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程10

1.3.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)14

1.3.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所面臨的挑戰(zhàn)14

參考文獻(xiàn)16

第2篇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議

第2章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層

2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層概述19

2.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的研究?jī)?nèi)容19

2.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的研究現(xiàn)狀20

2.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的主要技術(shù)挑戰(zhàn)22

2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制與編碼方法22

2.2.1Mary調(diào)制機(jī)制22

2.2.2差分脈沖位置調(diào)制機(jī)制23

2.2.3自適應(yīng)編碼位置調(diào)制機(jī)制24

2.3超寬帶技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用25

2.3.1超寬帶技術(shù)概述25

2.3.2超寬帶技術(shù)的基本原理26

2.3.3超寬帶技術(shù)的研究現(xiàn)狀29

2.3.4基于超寬帶技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)31

參考文獻(xiàn)35

第3章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層

3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層概述37

3.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的研究?jī)?nèi)容37

3.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的研究現(xiàn)狀38

3.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的主要技術(shù)挑戰(zhàn)39

3.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議40

3.2.1基于競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的MAC協(xié)議40

3.2.2基于時(shí)分復(fù)用的MAC協(xié)議47

3.2.3其他類型的MAC協(xié)議54

參考文獻(xiàn)58

第4章IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)

4.1IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述60

4.2IEEE802.15.4的物理層60

4.2.1物理層概述60

4.2.2物理層服務(wù)規(guī)范61

4.2.3物理層幀結(jié)構(gòu)65

4.3IEEE802.15.4的MAC子層65

4.3.1MAC層概述65

4.3.2MAC層的服務(wù)規(guī)范66

4.3.3MAC幀結(jié)構(gòu)69

4.3.4MAC層的功能描述70

4.4基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)70

4.4.1組網(wǎng)類型70

4.4.2數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制71

參考文獻(xiàn)72

第5章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層

5.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層概述73

5.1.1網(wǎng)絡(luò)層的研究?jī)?nèi)容73

5.1.2網(wǎng)絡(luò)層的研究現(xiàn)狀74

5.1.3網(wǎng)絡(luò)層的主要技術(shù)挑戰(zhàn)75

5.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議75

5.2.1以數(shù)據(jù)為中心的平面路由75

5.2.2網(wǎng)絡(luò)分層路由77

5.2.3基于查詢的路由79

5.2.4地理位置路由81

5.2.5能量感知路由84

5.2.6基于QoS的路由87

5.2.7路由協(xié)議的優(yōu)化88

5.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)策略90

5.3.1包轉(zhuǎn)發(fā)策略的研究背景90

5.3.2基于價(jià)格機(jī)制的包轉(zhuǎn)發(fā)博弈模型91

5.3.3自發(fā)合作的包轉(zhuǎn)發(fā)博弈模型93

參考文獻(xiàn)94

第6章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸層

6.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層概述97

6.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的研究?jī)?nèi)容97

6.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的研究現(xiàn)狀98

6.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的主要技術(shù)挑戰(zhàn)99

6.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議99

6.2.1PSFQ傳輸協(xié)議99

6.2.2ESRT傳輸協(xié)議101

6.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)103

6.3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet互聯(lián)103

6.3.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入到網(wǎng)格105

參考文獻(xiàn)109

第7章ZigBee協(xié)議規(guī)范

7.1ZigBee概述111

7.1.1ZigBee與IEEE802.15.4111

7.1.2ZigBee協(xié)議框架112

7.1.3ZigBee的技術(shù)特點(diǎn)113

7.2網(wǎng)絡(luò)層規(guī)范113

7.2.1網(wǎng)絡(luò)層概述113

7.2.2服務(wù)規(guī)范114

7.2.3幀結(jié)構(gòu)與命令幀115

7.2.4功能描述116

7.3應(yīng)用層規(guī)范117

7.3.1應(yīng)用層概述117

7.3.2ZigBee應(yīng)用支持子層117

7.3.3ZigBee應(yīng)用層框架結(jié)構(gòu)118

7.3.4ZigBee設(shè)備協(xié)定(profile)119

7.3.5ZigBee目標(biāo)設(shè)備(ZDO)119

7.4ZigBee系統(tǒng)的開發(fā)119

7.4.1開發(fā)條件和注意事項(xiàng)119

7.4.2軟件開發(fā)120

7.4.3硬件開發(fā)121

7.5基于ZigBee規(guī)范的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)122

7.5.1無線傳感器的構(gòu)建122

7.5.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建123

7.5.3基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與RFID技術(shù)的融合124

參考文獻(xiàn)124

第3篇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心支撐技術(shù)

第8章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂?/p>

8.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)概述125

8.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频难芯績(jī)?nèi)容125

8.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频难芯楷F(xiàn)狀126

8.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频闹饕夹g(shù)挑戰(zhàn)126

8.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂扑惴?27

8.2.1功率控制算法127

8.2.2層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制算法129

8.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密度控制135

8.3.1連通支配集構(gòu)造算法135

8.3.2基于概率覆蓋模型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密度控制算法138

參考文獻(xiàn)140

第9章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位

9.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)概述142

9.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的研究?jī)?nèi)容142

9.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的研究現(xiàn)狀143

9.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位的主要技術(shù)挑戰(zhàn)146

9.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位機(jī)制147

9.2.1基于測(cè)距的定位算法147

9.2.2非基于測(cè)距的定位算法151

9.3一種基于測(cè)距的協(xié)作定位策略159

9.3.1剛性圖理論簡(jiǎn)介159

9.3.2基于剛性圖的協(xié)作定位理論160

9.3.3LCB定位算法161

9.4節(jié)點(diǎn)位置估計(jì)更新策略162

9.4.1動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)問題162

9.4.2更新策略163

參考文獻(xiàn)164

第10章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步

10.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步概述167

10.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的研究?jī)?nèi)容167

10.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的研究現(xiàn)狀168

10.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的主要技術(shù)挑戰(zhàn)169

10.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制170

參考文獻(xiàn)180

第11章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)內(nèi)信息處理

11.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)內(nèi)信息處理概述182

11.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)內(nèi)信息處理的研究?jī)?nèi)容182

11.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)內(nèi)信息處理的研究現(xiàn)狀183

11.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)內(nèi)信息處理的主要技術(shù)挑戰(zhàn)184

11.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)184

11.2.1與路由相結(jié)合的數(shù)據(jù)融合184

11.2.2基于反向組播樹的數(shù)據(jù)融合186

11.2.3基于性能的數(shù)據(jù)融合187

11.2.4基于移動(dòng)代理的數(shù)據(jù)融合189

11.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)191

11.3.1基于排序編碼的數(shù)據(jù)壓縮算法191

11.3.2分布式數(shù)據(jù)壓縮算法192

11.3.3基于數(shù)據(jù)相關(guān)性的壓縮算法194

11.3.4管道數(shù)據(jù)壓縮算法194

11.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作信號(hào)信息處理技術(shù)195

11.4.1網(wǎng)元層的CSIP技術(shù)195

11.4.2網(wǎng)絡(luò)層的CSIP技術(shù)196

11.4.3應(yīng)用層的CSIP技術(shù)196

11.4.4CSIP技術(shù)展望197

參考文獻(xiàn)198

第12章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)

12.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全問題概述201

12.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研究?jī)?nèi)容201

12.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研究現(xiàn)狀202

12.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)205

12.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全問題分析205

12.2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層的安全策略206

12.2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路層的安全策略207

12.2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層的安全策略207

12.2.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用層的安全策略209

12.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理和入侵檢測(cè)技術(shù)209

12.3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理209

12.3.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測(cè)技術(shù)211

參考文獻(xiàn)214

第4篇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織管理技術(shù)

第13章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)管理

13.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)管理概述216

13.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理的研究?jī)?nèi)容216

13.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理的研究現(xiàn)狀217

13.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理的主要技術(shù)挑戰(zhàn)218

13.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)休眠/喚醒機(jī)制218

13.2.1PEAS算法218

13.2.2基于網(wǎng)格的調(diào)度算法219

13.2.3基于局部圓周覆蓋的節(jié)點(diǎn)休眠機(jī)制220

13.2.4基于隨機(jī)休眠調(diào)度的節(jié)能機(jī)制221

13.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)功率管理222

13.3.1動(dòng)態(tài)功率管理和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)222

13.3.2基于節(jié)點(diǎn)度的算法224

13.3.3基于鄰近圖的算法224

13.3.4基于二分法的功率控制224

13.3.5網(wǎng)絡(luò)負(fù)載自適應(yīng)功率管理算法226

參考文獻(xiàn)227

第14章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源與任務(wù)管理

14.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源與任務(wù)管理概述229

14.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源與任務(wù)管理的研究?jī)?nèi)容229

14.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源與任務(wù)管理的研究現(xiàn)狀230

14.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源與任務(wù)管理的主要技術(shù)挑戰(zhàn)230

14.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的資源管理技術(shù)231

14.2.1自組織資源分配方式231

14.2.2計(jì)算資源分配232

14.2.3帶寬資源分配235

14.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)管理技術(shù)237

14.3.1任務(wù)分配237

14.3.2任務(wù)調(diào)度239

14.3.3負(fù)載均衡243

參考文獻(xiàn)245

第15章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理

15.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理概述248

15.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的研究?jī)?nèi)容248

15.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的研究現(xiàn)狀249

15.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的主要技術(shù)挑戰(zhàn)249

15.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)250

15.2.1TinyDB系統(tǒng)250

15.2.2Cougar系統(tǒng)251

15.2.3Dimensions系統(tǒng)252

15.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的基本方法253

15.3.1數(shù)據(jù)模式253

15.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)254

15.3.3數(shù)據(jù)索引255

15.3.4數(shù)據(jù)查詢257

參考文獻(xiàn)260

第16章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署、初始化和維護(hù)管理

16.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署、初始化和維護(hù)管理概述261

16.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署、初始化和維護(hù)管理的研究?jī)?nèi)容261

16.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署、初始化和維護(hù)管理的研究現(xiàn)狀262

16.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署、初始化和維護(hù)管理的主要技術(shù)挑戰(zhàn)263

16.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署技術(shù)264

16.2.1采用確定放置的部署技術(shù)264

16.2.2采用隨機(jī)拋撒且節(jié)點(diǎn)不具移動(dòng)能力的部署技術(shù)265

16.2.3采用隨機(jī)拋撒且節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)能力的部署技術(shù)265

16.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的初始化技術(shù)266

16.3.1UDG模型266

16.3.2基于MIS的初始化算法266

16.3.3基于MDS的初始化算法268

16.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)管理技術(shù)270

16.4.1覆蓋與連接維護(hù)技術(shù)270

16.4.2性能監(jiān)測(cè)技術(shù)271

參考文獻(xiàn)272

第5篇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)與應(yīng)用

第17章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真技術(shù)

17.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真技術(shù)概述275

17.1.1網(wǎng)絡(luò)仿真概述275

17.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真研究概述275

17.2常用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件276

17.2.1OPNET簡(jiǎn)介276

17.2.2NS279

17.2.3TOSSIM280

17.3OMNeT++仿真軟件281

17.3.1OMNeT++概述281

17.3.2NED語(yǔ)言282

17.3.3簡(jiǎn)單模塊/復(fù)合模塊287

17.3.4消息290

17.3.5類庫(kù)291

17.4仿真示例296

參考文獻(xiàn)303

第18章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件開發(fā)

18.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件開發(fā)概述304

18.1.1硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與要求304

18.1.2硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容304

18.1.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要挑戰(zhàn)305

18.2傳感器節(jié)點(diǎn)的開發(fā)305

18.2.1數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)305

18.2.2換能器模塊設(shè)計(jì)307

18.2.3無線通信模塊設(shè)計(jì)307

18.2.4電源模塊設(shè)計(jì)309

18.2.5外圍模塊設(shè)計(jì)309

18.3傳感器節(jié)點(diǎn)原型的開發(fā)實(shí)例Mica310

18.3.1Mica系列節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)介310

18.3.2Mica系列處理器/射頻板設(shè)計(jì)分析313

18.3.3Mica系列傳感板設(shè)計(jì)分析315

18.3.4編程調(diào)試接口板介紹317

參考文獻(xiàn)318

第19章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)

19.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)概述320

19.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求320

19.1.2幾種典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)介紹321

19.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)321

19.2TinyOS操作系統(tǒng)322

19.2.1TinyOS的設(shè)計(jì)思路322

19.2.2TinyOS的組件模型322

19.2.3TinyOS的通信模型324

19.3基于TinyOS的應(yīng)用程序運(yùn)行過程解析324

19.3.1Blink程序的配件分析325

19.3.2BlinkM模塊分析327

19.3.3ncc編譯nesC程序的過程329

19.3.4Blink程序的運(yùn)行跟蹤解析329

19.3.5TinyOS的任務(wù)調(diào)度機(jī)制的實(shí)現(xiàn)338

19.3.6TinyOS的事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)342

19.4TinyOS的使用346

19.4.1TinyOS的安裝346

19.4.2創(chuàng)建應(yīng)用程序348

19.4.3使用TOSSIM仿真調(diào)試應(yīng)用程序348

19.4.4使用TinyViz進(jìn)行可視化調(diào)試349

19.4.5將應(yīng)用程序?qū)牍?jié)點(diǎn)運(yùn)行350

參考文獻(xiàn)351

第20章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件開發(fā)

20.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)概述353

20.1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要求353

20.1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)的內(nèi)容354

20.1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)355

20.2nesC編程語(yǔ)言355

20.2.1nesC語(yǔ)言介紹355

20.2.2nesC的語(yǔ)法規(guī)范356

20.2.3nesC應(yīng)用程序開發(fā)364

20.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用軟件開發(fā)367

20.3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的編程模式367

20.3.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中間件設(shè)計(jì)370

20.3.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)372

參考文獻(xiàn)373

第21章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)

21.1環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用概述375

21.1.1環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用的場(chǎng)景描述375

21.1.2環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)375

21.2關(guān)鍵技術(shù)377

21.2.1節(jié)點(diǎn)部署377

21.2.2能量管理377

21.2.3通信機(jī)制378

21.2.4任務(wù)的分配與控制379

21.2.5數(shù)據(jù)采樣與收集379

21.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)例380

21.3.1公路交通監(jiān)測(cè)380

21.3.2建筑物健康狀況監(jiān)測(cè)384

21.3.3"狼群計(jì)劃"385

參考文獻(xiàn)387

第22章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于目標(biāo)追蹤

22.1目標(biāo)追蹤應(yīng)用概述388

22.1.1目標(biāo)追蹤應(yīng)用的場(chǎng)景描述388

22.1.2目標(biāo)追蹤應(yīng)用的特點(diǎn)與技術(shù)挑戰(zhàn)388

22.1.3目標(biāo)追蹤應(yīng)用中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)389

22.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于目標(biāo)追蹤的關(guān)鍵技術(shù)390

22.2.1追蹤步驟390

22.2.2追蹤算法392

22.2.3面向目標(biāo)追蹤的網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化400

22.3基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車輛追蹤系統(tǒng)實(shí)例402

22.3.1系統(tǒng)架構(gòu)402

22.3.2關(guān)鍵問題403

22.3.3關(guān)鍵技術(shù)404

參考文獻(xiàn)407

附錄英漢縮略語(yǔ)對(duì)照表410

I S B N :9787811242195作 者:王殊 閻毓杰 胡富平

出 版 社:北航大學(xué)

出版時(shí)間:2007-07-01

版 次:初版

開 本:16開

包 張:平裝

傳感器網(wǎng)絡(luò)用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量。客觀世界的物理量多種多樣，不可窮盡。不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)心不同的物理量，因此對(duì)傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)也有多種多樣的要求。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

不同的應(yīng)用對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求不同，其硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必然會(huì)有很大差別。所以傳感器網(wǎng)絡(luò)不能像因特網(wǎng)一樣，有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺(tái)。對(duì)于不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用雖然存在一些共性問題，但在開發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，更關(guān)心傳感器網(wǎng)絡(luò)的差異。只有讓系統(tǒng)更貼近應(yīng)用，才能做出最高效的目標(biāo)系統(tǒng)。針對(duì)每一個(gè)具體應(yīng)用來研究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。

無線傳感網(wǎng)絡(luò)有著許多不同的應(yīng)用。在工業(yè)界和商業(yè)界中，它用于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而如果使用有線傳感器，則成本較高且實(shí)現(xiàn)起來困難。無線傳感器可以長(zhǎng)期放置在荒蕪的地區(qū)，用于監(jiān)測(cè)環(huán)境變量，而不需要將他們重新充電再放回去。

無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用包括視頻監(jiān)視，交通監(jiān)視，航空交通控制，機(jī)器人學(xué),汽車，家居健康監(jiān)測(cè)和工業(yè)自動(dòng)化。在環(huán)境監(jiān)控中一個(gè)典型的應(yīng)用就是傳感網(wǎng)（Sensor Web，或SW）。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用來監(jiān)視有效利用電力，如日本的例子。[1]

《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)應(yīng)用》系統(tǒng)分析和闡述了面向大規(guī)模水情監(jiān)測(cè)這一具體應(yīng)用背景下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)概念、原理和方法，并針對(duì)水情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合中的流量軟測(cè)量與錯(cuò)誤數(shù)據(jù)校正，以及動(dòng)目標(biāo)協(xié)作跟蹤等具體應(yīng)用進(jìn)行了深入的介紹和討論。全書共分為5章，包括基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息獲取和監(jiān)測(cè)應(yīng)用的發(fā)展特點(diǎn)與趨勢(shì);面向水情監(jiān)測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)劃和路由算法設(shè)計(jì);mac層低功耗低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)協(xié)議調(diào)度;基于bp和rbf人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)水情監(jiān)測(cè)wsn匯聚節(jié)點(diǎn)信息融合和可重構(gòu)硬件設(shè)計(jì)與研究;以及基于粒子濾波目標(biāo)跟蹤預(yù)測(cè)和跟蹤節(jié)點(diǎn)管理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作目標(biāo)跟蹤等。

《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)應(yīng)用》可作為電子信息工程、工業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、儀器科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的研究生、高年級(jí)本科生以及科研人員、工程技術(shù)人員的參考書。