無線傳感器網絡

本書根據國家“十二五”發展規劃及物聯網工程專業發展方向和教學需要，結合無線傳感器網絡與物聯網*發展及其應用現狀編寫而成。感知物理對象信息及信息協同處理是無線傳感器網絡與其他網絡的根本區別，本書追本溯源，從協同感知與信息處理的角度論述無線傳感器網絡，通過追溯感知的本質系統地介紹了無線傳感器網絡。本書主要介紹了無線傳感器網絡概述，並系統闡述了無線傳感器網絡體系架構、網絡與通信技術、管理技術和協同信息處理技術；在此基礎上，介紹了無線傳感器網絡平台，以及無線傳感器網絡標準與典型應用；最後探討了相關的前沿技術。本書的特色在於內容簡單明瞭、概念準確、圖文並茂。本書既可作為高等學校高年級本科生和研究生的教學教材和工程技術開發人員的參考書，也可供無線傳感器網絡和物聯網相關業人士閲讀。

第1章 無線傳感器網絡概述

1.1 無線傳感器網絡概況

1.1.1 無線傳感器網絡基礎

1.1.2 物聯網與無線傳感器網絡

1.2 無線傳感器網絡的應用領域

1.2.1 無線傳感器網絡在軍事領域中的應用

1.2.2 無線傳感器網絡在工業領域中的應用

1.2.3 無線傳感器網絡在農業領域中的應用

1.2.4 無線傳感器網絡在智能電網領域中的應用

1.2.5 無線傳感器網絡在醫療領域中的應用

1.3 無線傳感器網絡的特點

1.3.1 系統特點

1.3.2 技術特點

1.4 無線傳感器網絡設計要點

1.4.1 設計依據

1.4.2 網絡拓撲

1.4.3 應用服務

1.5 無線傳感器網絡技術體系

1.5.1 無線傳感器網絡技術組成

1.5.2 網絡與通信技術

1.5.3 管理技術

1.5.4 協同信息處理技術

1.6 當前各國無線傳感器網絡的發展戰略和研究現狀

1.6.1 發展戰略

1.6.2 研究現狀

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參考文獻

第2章 無線傳感器網絡軟/硬件設計與測試

2.1 引言

2.2 無線傳感器網絡節點硬件設計

2.2.1 傳感節點

2.2.2 網關和匯聚節點設計

2.2.3 典型節點

2.2.4 節點產業化技術

2.3 無線傳感器網絡節點軟件技術

2.3.1 軟件架構

2.3.2 中間件

2.3.3 操作系統

2.4 無線傳感器網絡測試平台技術

2.4.1 仿真測試

2.4.2 物理測試

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參考文獻

第3章 無線傳感器網絡通信與網絡技術

3.1 引言

3.2 物理層

3.2.1 物理層概述

3.2.2 鏈路特性

3.2.3 物理層設計

3.2.4 低速物理層

3.2.5 中高速物理層

3.3 數據鏈路層

3.3.1 數據鏈路層概述

3.3.2 MAC概述

3.3.3 基於競爭的MAC協議

3.3.4 基於調度的MAC協議

3.3.5 混合式MAC協議

3.3.6 數據鏈路層協議

3.3.7 鏈路質量估計與建模

3.4 拓撲控制

3.4.1 拓撲控制概述

3.4.2 功率控制

3.4.3 層次型拓撲控制

3.4.4 結構自適應拓撲控制

3.5 路由協議

3.5.1 路由協議概述

3.5.2 傳統路由協議

3.5.3 數據中心路由協議

3.5.4 地理位置路由協議

3.5.5 可靠路由協議

3.5.6 機會路由

3.6 與IPv6互連

3.6.1 WSN與IPv6網絡互連的可能性

3.6.2 WSN與IPv6網絡互連的方式

3.6.3 WSN與IPv6網絡互連需要解決的問題

3.7 覆蓋技術

3.7.1 覆蓋概述

3.7.2 覆蓋基本概念

3.7.3 覆蓋模型

3.7.4 覆蓋指標

3.7.5 覆蓋算法

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參考文獻

第4章 無線傳感器網絡管理技術

4.1 引言

4.2 時間同步技術

4.2.1 時間同步概述

4.2.2 節點時鐘概述

4.2.3 同步信息傳輸延時分析

4.2.4 同步算法

4.2.5 同步模型參數的估計

4.3 定位技術

4.3.1 定位技術概述

4.3.2 源定位算法

4.3.3 節點自定位

4.3.4 匹配定位

4.3.5 典型定位系統實例

4.4 安全技術

4.4.1 安全問題概述

4.4.2 安全性分析

4.4.3 安全協議

4.4.4 安全定位

4.5 數據管理技術

4.5.1 數據管理技術概述

4.5.2 系統結構

4.5.3 數據模式

4.5.4 數據存儲與索引技術

4.5.5 查詢處理技術

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參考文獻

第5章 無線傳感器網絡協同信息處理技術

5.1 引言

5.2 信號特徵提取與選擇

5.2.1 信號特徵提取與選擇概述

5.2.2 特徵提取技術

5.2.3 特徵選擇技術

5.2.4 聲震信號的特徵提取與選擇

5.3 模式識別與分類

5.3.1 模式識別與分類概述

5.3.2 傳統模式識別算法

5.3.3 基於模糊推理的分類算法

5.4 協同感知方法

5.4.1 協同信息感知方法概述

5.4.2 協同感知理論基礎

5.4.3 同構協同感知

5.4.4 異構協同感知

5.4.5 協同感知算法案例

5.4.6 面向WSN的協同感知體系架構

5.5 目標跟蹤技術

5.5.1 目標跟蹤技術概述

5.5.2 跟蹤濾波技術

5.5.3 數據關聯技術

5.5.4 跟蹤系統輔助技術

5.6 面向協同信息處理的QoS體系

5.6.1 QoS指標體系概述

5.6.2 QoS體系設計

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參考文獻

第6章 無線傳感器網絡技術標準

6.1 引言

6.2 國內標準

6.3 無線傳感器網絡標準工作組

6.3.1 WGSN工作組簡介

6.3.2 WGSN標準框架

6.4 ISO/IEC JTC1 WG7標準

6.4.1 ISO/IEC JTC1 WG7標準工作組簡介

6.4.2 ISO/IEC JTC1 WG7標準框架

6.5 無線傳感器網絡相關標準

6.5.1 ISO系列相關標準

6.5.2 IEC系列相關標準

6.5.3 ITU-T系列相關標準

6.5.4 IEEE 802.15系列相關標準

6.5.5 IEEE 1451系列相關標準

6.5.6 IEEE 1588相關標準

6.5.7 ISA100相關標準

6.5.8 ZigBee聯盟標準

6.5.9 LETF相關標準

6.5.10 OGC OpenGIS相關標準

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參考文獻

第7章 無線傳感器網絡典型應用

7.1 引言

7.2 無線傳感器網絡在軍事方面的應用

7.2.1 REMBASS系列

7.2.2 網絡中心戰

7.3 無線傳感器網絡在圍界防入侵方面的應用

7.4 無線傳感器網絡在工業監控方面的應用

7.5 無線傳感器網絡在環境監測方面的應用

7.5.1 水文水質環境監測

7.5.2 泥石流監測

7.5.3 CitySense城市監測系統

7.6 無線傳感器網絡在農業方面的應用

7.7 無線傳感器網絡在智能電網方面的應用

7.8 無線傳感器網絡在智能交通方面的應用

7.9 無線傳感器網絡在醫療方面的應用

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參考文獻

第8章 前沿探討

8.1 引言

8.2 基於信息驅動的感知技術

8.3 海量數據處理技術

8.3.1 基於海量數據的協同網絡架構

8.3.2 海量數據的存儲與管理

8.3.3 海量數據的知識獲取

8.4 具有能量意識的網絡技術

8.5 其他前沿技術

8.5.1 新型能量供應技術

8.5.2 綠色傳感器技術

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參考文獻

附錄A 思考題

附錄B 簡略符號註釋表