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無線傳感器網絡技術概論 版權信息
- ISBN：9787560646077
- 條形碼：9787560646077 ; 978-7-5606-4607-7
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
無線傳感器網絡技術概論 本書特色
本書重點介紹無線傳感器網絡的技術基礎和應用，具體包括：無線傳感器網絡的基本概況、體系結構、傳感技術、感知節點技術、通信技術、控制技術、管理技術、安全技術、其他關鍵技術及應用等。本書內容深入淺出、概念清晰、理論與實際應用相結合，是一本比較全面、系統、深入的無線傳感器網絡技術專著。
本書既可作為高等院校物聯網工程專業的本科生教材，也可作為計算機類、通信類、信息類、電子類等專業的本科生及研究生教材，還可作為相關領域的科研人員及工程師的參考書。
無線傳感器網絡技術概論 內容簡介
本書重點介紹無線傳感器網絡的技術基礎和應用, 具體包括: 無線傳感器網絡的基本概況、體系結構、傳感技術、感知節點技術、通信技術、控制技術、管理技術、安全技術、其他關鍵技術及應用等。
無線傳感器網絡技術概論 目錄
第1章 無線傳感器網絡基本概況 1
1.1 無線傳感器網絡概述 1
1.1.1 無線傳感器網絡的產生與發展 1
1.1.2 無線傳感器網絡的含義與作用 2
1.2 物聯網與WSN的關系 3
1.2.1 物聯網的產生與發展 3
1.2.2 物聯網的含義 4
1.2.3 物聯網體系結構 5
1.2.4 WSN與物聯網的關系 6
1.3 WSN與互聯網的關系 7
1.3.1 互聯網內涵的理解 7
1.3.2 互聯網的特點 8
1.3.3 WSN與互聯網的關系 8
1.4 WSN的技術特點 12
1.4.1 WSN與現有無線網絡的區別 12
1.4.2 WSN與現場總線網絡的區別 13
1.4.3 WSN的特點 13
1.5 WSN的相關技術基礎 15
1.5.1 傳感器技術 15
1.5.2 無線電技術 16
1.5.3 短距離無線通信技術 19
思考題 26
第2章 無線傳感器網絡體系結構 27
2.1 系統結構 27
2.1.1 基本結構 27
2.1.2 多網絡融合系統結構 28
2.1.3 無線傳感器網絡拓撲結構 29
2.2 節點結構 31
2.2.1 傳感器節點的特點與類型 31
2.2.2 節點結構與作用 32
2.2.3 節點約束條件 32
2.3 傳感器網絡工作模式 33
2.3.1 網絡的組成和特點 33
2.3.2 通信機制 34
2.4 網絡整體結構 36
2.4.1 OSI分層模型 37
2.4.2 網絡體系結構 37
2.5 無線傳感器網絡服務質量及其
?體系結構 40
2.5.1 服務質量體系 40
2.5.2 通信協議QoS 42
2.5.3 管理系統QoS 43
2.5.4 功能模塊QoS 46
2.6 無線傳感器網絡體系結構的設計原則與
?優化設計方法 46
2.6.1 設計原則 46
2.6.2 優化設計方法 48
2.6.3 跨層設計總體架構 49
2.6.4 跨層設計的步驟 50
2.6.5 設計模型與問題求解方法 51
2.6.6 網絡效能*大化模型 53
思考題 54
第3章 無線傳感器網絡傳感技術 55
3.1 傳感技術概述 55
3.1.1 傳感技術的地位和作用 55
3.1.2 傳感技術的現狀及發展趨勢 58
3.1.3 傳感技術與無線傳感器網絡系統 61
3.2 傳感器的含義與分類 62
3.2.1 傳感器的含義 62
3.2.2 傳感器的分類和性能要求 63
3.3 典型傳感器 64
3.3.1 力敏傳感器 64
3.3.2 磁敏傳感器 65
3.3.3 光敏傳感器 68
3.3.4 溫度傳感器 70
3.3.5 氣敏傳感器 74
3.3.6 濕敏傳感器 76
3.3.7 其他傳感器 78
3.4 射頻識別傳感技術 83
3.4.1 射頻識別技術概述 83
3.4.2 射頻識別系統基本構成 84
3.4.3 射頻識別系統分類及典型應用 89
3.4.4 射頻識別的基本原理及關鍵技術 92
3.5 模式識別傳感技術 95
3.5.1 模式和模式識別 95
3.5.2 模式識別的發展和應用 95
3.5.3 模式識別的研究內容、分類及
研究方法 97
3.6 圖像識別傳感技術 99
3.6.1 圖像的定義及分類 99
3.6.2 數字圖像處理與應用 101
3.6.3 圖像識別過程 103
3.6.4 二值圖像壓縮編碼技術 104
3.7 納米技術與小型化技術 107
3.7.1 納米技術 107
3.7.2 微機電系統及裝置 109
3.7.3 封裝、組裝與連接技術 111
思考題 112
第4章 無線傳感器網絡感知節點
技術 113
4.1 感知節點技術的基本概況 113
4.1.1 感知節點技術的發展情況 113
4.1.2 感知節點設計的基本原則 115
4.2 感知節點硬件技術 117
4.2.1 電源技術 117
4.2.2 傳感器模塊 123
4.2.3 微處理器模塊 124
4.2.4 存儲模塊 130
4.2.5 通信模塊 135
4.3 感知節點軟件技術 138
4.3.1 軟件的基本概況 138
4.3.2 匯編語言 141
4.3.3 C語言 143
4.3.4 C 語言 145
4.3.5 Java語言 147
4.3.6 VHDL語言 152
4.4 常用微處理器 154
4.4.1 單片微處理器 154
4.4.2 ARM處理器 161
4.4.3 DSP處理器 164
4.4.4 FPGA處理器 169
4.5 操作系統 175
4.5.1 操作系統基本概述 175
4.5.2 WSN操作系統(WSNOS) 179
思考題 185
第5章 無線傳感器網絡通信技術 186
5.1 信息通信構建基礎 186
5.1.1 構建框架 186
5.1.2 物理層 187
5.1.3 數據鏈路層 187
5.1.4 網絡層 187
5.1.5 傳輸層 190
5.1.6 應用層 190
5.2 IEEE 802標準 190
5.2.1 標準概述 190
5.2.2 MAC協議 191
5.3 通信模塊硬件架構 212
5.3.1 藍牙模塊 212
5.3.2 ZigBee模塊 220
5.3.3 無線射頻模塊 224
5.3.4 WiFi通信模塊 226
5.3.5 紅外通信模塊 228
5.3.6 GPRS模塊 229
5.3.7 全球定位系統模塊 231
5.4 無線通信協議 235
5.4.1 ZigBee協議 235
5.4.2 藍牙協議 238
5.4.3 WiFi協議 240
5.4.4 其他協議 244
思考題 245
第6章 無線傳感器網絡控制技術 246
6.1 無線傳感器網絡控制系統的構成 246
6.1.1 控制系統結構 246
6.1.2 控制關鍵技術 251
6.1.3 控制模式 252
6.1.4 控制系統設計原則 255
6.2 無線傳感器網絡的控制終端 255
6.2.1 可編程邏輯控制器 255
6.2.2 數字控制器 261
6.2.3 嵌入式控制器 264
6.3 網絡遠程控制技術 266
6.3.1 移動通信遠程控制 266
6.3.2 網絡遙控操作 268
6.3.3 Web動態服務及控制 269
6.4 無線傳感器網絡的控制策略 271
6.4.1 智能控制策略 271
6.4.2 自適應控制系統策略 273
6.4.3 能耗控制策略 275
6.5 數據融合與優化決策 276
6.5.1 數據融合結構 276
6.5.2 優化決策 278
6.6 現場控制網絡通信 281
6.6.1 現場總線簡介 281
6.6.2 基金會現場總線 281
6.6.3 局部操作網絡總線 282
6.6.4 過程現場總線 283
6.6.5 CAN總線網絡 285
思考題 286
第7章 無線傳感器網絡管理技術 287
7.1 無線傳感器網絡管理概述 287
7.1.1 無線傳感器網絡管理面臨的問題 287
7.1.2 無線傳感器網絡管理系統設計
要求 288
7.1.3 無線傳感器網絡管理系統的分類 288
7.2 網絡拓撲結構管理系統 290
7.2.1 網絡拓撲結構管理系統概述 290
7.2.2 分簇層次型拓撲結構 291
7.2.3 功率控制的拓撲結構 295
7.2.4 啟發式節點喚醒和睡眠機制 296
7.3 能量管理 298
7.3.1 能量管理概述 298
7.3.2 硬件能耗設計 299
7.3.3 狀態調制機制 302
7.3.4 通信能耗 303
7.3.5 拓撲結構能耗分析 304
7.3.6 路由協議能耗分析 305
思考題 306
第8章 無線傳感器網絡安全技術 307
8.1 網絡安全技術概述 307
8.1.1 網絡安全問題 307
8.1.2 安全防護技術的分類 310
8.1.3 WSN的網絡安全設計策略 312
8.1.4 網絡安全框架協議分析 317
8.2 無線傳感器網絡的安全機制 320
8.2.1 節點的安全機制 320
8.2.2 信息通信的安全機制 322
8.2.3 信息應用的安全機制 323
8.3 信息隱私權與保護 325
8.3.1 隱私保護 325
8.3.2 隱私保護面臨的威脅 327
8.3.3 隱私權的保護策略 328
8.4 數據計算安全性 330
8.4.1 數據計算的關鍵技術 330
8.4.2 數據計算安全問題 333
8.5 業務認證與加密技術 335
8.5.1 業務認證機制 335
8.5.2 加密機制 337
8.6 物理設備安全問題 343
8.6.1 物理安全概況 343
8.6.2 物理設備的安全問題 344
8.6.3 其他物理安全問題 346
8.7 移動互聯網安全漏洞與防范技術 349
8.7.1 移動互聯網的基本概況 349
8.7.2 移動互聯網面臨的安全威脅 350
8.7.3 移動系統的安全措施 351
思考題 354
第9章 無線傳感器網絡其他關鍵
?技術 355
9.1 時間同步機制 355
9.1.1 時間同步面臨的問題 355
9.1.2 時鐘模型 356
9.1.3 接收者和接收者交互時間同步
機制 357
9.1.4 發送者和接收者的雙向時間同步
機制 358
9.1.5 發送者和接收者的單向時間同步
機制 359
9.1.6 時間同步機制的誤差來源及性能
指標 361
9.1.7 時間同步機制的主要應用 362
9.2 無線傳感器網絡定位技術 363
9.2.1 無線傳感器網絡節點定位的基本
原理 363
9.2.2 無線傳感器網絡節點定位算法 365
9.2.3 定位算法的應用案例 369
9.3 數據融合技術 370
9.3.1 數據融合概述 370
9.3.2 主要數據融合方法分析 374
9.4 無線傳感器網絡目標跟蹤技術 379
9.4.1 目標跟蹤概述 379
9.4.2 無線傳感器網絡協作跟蹤方法 381
9.4.3 典型目標跟蹤算法比較分析 384
9.4.4 無線傳感器網絡主要跟蹤技術 386
思考題 389
第10章 無線傳感器網絡的應用 390
10.1 無線傳感器網絡應用基本概況 390
10.2 軍事領域的應用 391
10.2.1 智能塵埃網絡系統 392
10.2.2 靈巧傳感器網絡 393
10.2.3 WSN在協同作戰中的應用 393
10.2.4 WSN在軍事目標定位和跟蹤中的
應用 396
10.3 氣象生態環保領域的應用 397
10.3.1 氣象環境監測 397
10.3.2 生態環境監測 399
10.3.3 海洋與空間生態監測 401
10.4 工業領域的應用 403
10.4.1 智能制造傳感器網絡 403
10.4.2 礦業領域傳感器網絡 405
10.4.3 數字化油田傳感器網絡 406
10.5 智能電網領域的應用 408
10.5.1 智能抄表傳感器網絡 408
10.5.2 智能變電站傳感器網絡 409
10.6 農林領域的應用 412
10.6.1 智慧農業傳感器網絡 412
10.6.2 智慧林業傳感器網絡 413
10.7 智能交通領域的應用 415
10.8 智能家居領域的應用 416
10.9 其他領域的應用 417
思考題 418
1.1 無線傳感器網絡概述 1
1.1.1 無線傳感器網絡的產生與發展 1
1.1.2 無線傳感器網絡的含義與作用 2
1.2 物聯網與WSN的關系 3
1.2.1 物聯網的產生與發展 3
1.2.2 物聯網的含義 4
1.2.3 物聯網體系結構 5
1.2.4 WSN與物聯網的關系 6
1.3 WSN與互聯網的關系 7
1.3.1 互聯網內涵的理解 7
1.3.2 互聯網的特點 8
1.3.3 WSN與互聯網的關系 8
1.4 WSN的技術特點 12
1.4.1 WSN與現有無線網絡的區別 12
1.4.2 WSN與現場總線網絡的區別 13
1.4.3 WSN的特點 13
1.5 WSN的相關技術基礎 15
1.5.1 傳感器技術 15
1.5.2 無線電技術 16
1.5.3 短距離無線通信技術 19
思考題 26
第2章 無線傳感器網絡體系結構 27
2.1 系統結構 27
2.1.1 基本結構 27
2.1.2 多網絡融合系統結構 28
2.1.3 無線傳感器網絡拓撲結構 29
2.2 節點結構 31
2.2.1 傳感器節點的特點與類型 31
2.2.2 節點結構與作用 32
2.2.3 節點約束條件 32
2.3 傳感器網絡工作模式 33
2.3.1 網絡的組成和特點 33
2.3.2 通信機制 34
2.4 網絡整體結構 36
2.4.1 OSI分層模型 37
2.4.2 網絡體系結構 37
2.5 無線傳感器網絡服務質量及其
?體系結構 40
2.5.1 服務質量體系 40
2.5.2 通信協議QoS 42
2.5.3 管理系統QoS 43
2.5.4 功能模塊QoS 46
2.6 無線傳感器網絡體系結構的設計原則與
?優化設計方法 46
2.6.1 設計原則 46
2.6.2 優化設計方法 48
2.6.3 跨層設計總體架構 49
2.6.4 跨層設計的步驟 50
2.6.5 設計模型與問題求解方法 51
2.6.6 網絡效能*大化模型 53
思考題 54
第3章 無線傳感器網絡傳感技術 55
3.1 傳感技術概述 55
3.1.1 傳感技術的地位和作用 55
3.1.2 傳感技術的現狀及發展趨勢 58
3.1.3 傳感技術與無線傳感器網絡系統 61
3.2 傳感器的含義與分類 62
3.2.1 傳感器的含義 62
3.2.2 傳感器的分類和性能要求 63
3.3 典型傳感器 64
3.3.1 力敏傳感器 64
3.3.2 磁敏傳感器 65
3.3.3 光敏傳感器 68
3.3.4 溫度傳感器 70
3.3.5 氣敏傳感器 74
3.3.6 濕敏傳感器 76
3.3.7 其他傳感器 78
3.4 射頻識別傳感技術 83
3.4.1 射頻識別技術概述 83
3.4.2 射頻識別系統基本構成 84
3.4.3 射頻識別系統分類及典型應用 89
3.4.4 射頻識別的基本原理及關鍵技術 92
3.5 模式識別傳感技術 95
3.5.1 模式和模式識別 95
3.5.2 模式識別的發展和應用 95
3.5.3 模式識別的研究內容、分類及
研究方法 97
3.6 圖像識別傳感技術 99
3.6.1 圖像的定義及分類 99
3.6.2 數字圖像處理與應用 101
3.6.3 圖像識別過程 103
3.6.4 二值圖像壓縮編碼技術 104
3.7 納米技術與小型化技術 107
3.7.1 納米技術 107
3.7.2 微機電系統及裝置 109
3.7.3 封裝、組裝與連接技術 111
思考題 112
第4章 無線傳感器網絡感知節點
技術 113
4.1 感知節點技術的基本概況 113
4.1.1 感知節點技術的發展情況 113
4.1.2 感知節點設計的基本原則 115
4.2 感知節點硬件技術 117
4.2.1 電源技術 117
4.2.2 傳感器模塊 123
4.2.3 微處理器模塊 124
4.2.4 存儲模塊 130
4.2.5 通信模塊 135
4.3 感知節點軟件技術 138
4.3.1 軟件的基本概況 138
4.3.2 匯編語言 141
4.3.3 C語言 143
4.3.4 C 語言 145
4.3.5 Java語言 147
4.3.6 VHDL語言 152
4.4 常用微處理器 154
4.4.1 單片微處理器 154
4.4.2 ARM處理器 161
4.4.3 DSP處理器 164
4.4.4 FPGA處理器 169
4.5 操作系統 175
4.5.1 操作系統基本概述 175
4.5.2 WSN操作系統(WSNOS) 179
思考題 185
第5章 無線傳感器網絡通信技術 186
5.1 信息通信構建基礎 186
5.1.1 構建框架 186
5.1.2 物理層 187
5.1.3 數據鏈路層 187
5.1.4 網絡層 187
5.1.5 傳輸層 190
5.1.6 應用層 190
5.2 IEEE 802標準 190
5.2.1 標準概述 190
5.2.2 MAC協議 191
5.3 通信模塊硬件架構 212
5.3.1 藍牙模塊 212
5.3.2 ZigBee模塊 220
5.3.3 無線射頻模塊 224
5.3.4 WiFi通信模塊 226
5.3.5 紅外通信模塊 228
5.3.6 GPRS模塊 229
5.3.7 全球定位系統模塊 231
5.4 無線通信協議 235
5.4.1 ZigBee協議 235
5.4.2 藍牙協議 238
5.4.3 WiFi協議 240
5.4.4 其他協議 244
思考題 245
第6章 無線傳感器網絡控制技術 246
6.1 無線傳感器網絡控制系統的構成 246
6.1.1 控制系統結構 246
6.1.2 控制關鍵技術 251
6.1.3 控制模式 252
6.1.4 控制系統設計原則 255
6.2 無線傳感器網絡的控制終端 255
6.2.1 可編程邏輯控制器 255
6.2.2 數字控制器 261
6.2.3 嵌入式控制器 264
6.3 網絡遠程控制技術 266
6.3.1 移動通信遠程控制 266
6.3.2 網絡遙控操作 268
6.3.3 Web動態服務及控制 269
6.4 無線傳感器網絡的控制策略 271
6.4.1 智能控制策略 271
6.4.2 自適應控制系統策略 273
6.4.3 能耗控制策略 275
6.5 數據融合與優化決策 276
6.5.1 數據融合結構 276
6.5.2 優化決策 278
6.6 現場控制網絡通信 281
6.6.1 現場總線簡介 281
6.6.2 基金會現場總線 281
6.6.3 局部操作網絡總線 282
6.6.4 過程現場總線 283
6.6.5 CAN總線網絡 285
思考題 286
第7章 無線傳感器網絡管理技術 287
7.1 無線傳感器網絡管理概述 287
7.1.1 無線傳感器網絡管理面臨的問題 287
7.1.2 無線傳感器網絡管理系統設計
要求 288
7.1.3 無線傳感器網絡管理系統的分類 288
7.2 網絡拓撲結構管理系統 290
7.2.1 網絡拓撲結構管理系統概述 290
7.2.2 分簇層次型拓撲結構 291
7.2.3 功率控制的拓撲結構 295
7.2.4 啟發式節點喚醒和睡眠機制 296
7.3 能量管理 298
7.3.1 能量管理概述 298
7.3.2 硬件能耗設計 299
7.3.3 狀態調制機制 302
7.3.4 通信能耗 303
7.3.5 拓撲結構能耗分析 304
7.3.6 路由協議能耗分析 305
思考題 306
第8章 無線傳感器網絡安全技術 307
8.1 網絡安全技術概述 307
8.1.1 網絡安全問題 307
8.1.2 安全防護技術的分類 310
8.1.3 WSN的網絡安全設計策略 312
8.1.4 網絡安全框架協議分析 317
8.2 無線傳感器網絡的安全機制 320
8.2.1 節點的安全機制 320
8.2.2 信息通信的安全機制 322
8.2.3 信息應用的安全機制 323
8.3 信息隱私權與保護 325
8.3.1 隱私保護 325
8.3.2 隱私保護面臨的威脅 327
8.3.3 隱私權的保護策略 328
8.4 數據計算安全性 330
8.4.1 數據計算的關鍵技術 330
8.4.2 數據計算安全問題 333
8.5 業務認證與加密技術 335
8.5.1 業務認證機制 335
8.5.2 加密機制 337
8.6 物理設備安全問題 343
8.6.1 物理安全概況 343
8.6.2 物理設備的安全問題 344
8.6.3 其他物理安全問題 346
8.7 移動互聯網安全漏洞與防范技術 349
8.7.1 移動互聯網的基本概況 349
8.7.2 移動互聯網面臨的安全威脅 350
8.7.3 移動系統的安全措施 351
思考題 354
第9章 無線傳感器網絡其他關鍵
?技術 355
9.1 時間同步機制 355
9.1.1 時間同步面臨的問題 355
9.1.2 時鐘模型 356
9.1.3 接收者和接收者交互時間同步
機制 357
9.1.4 發送者和接收者的雙向時間同步
機制 358
9.1.5 發送者和接收者的單向時間同步
機制 359
9.1.6 時間同步機制的誤差來源及性能
指標 361
9.1.7 時間同步機制的主要應用 362
9.2 無線傳感器網絡定位技術 363
9.2.1 無線傳感器網絡節點定位的基本
原理 363
9.2.2 無線傳感器網絡節點定位算法 365
9.2.3 定位算法的應用案例 369
9.3 數據融合技術 370
9.3.1 數據融合概述 370
9.3.2 主要數據融合方法分析 374
9.4 無線傳感器網絡目標跟蹤技術 379
9.4.1 目標跟蹤概述 379
9.4.2 無線傳感器網絡協作跟蹤方法 381
9.4.3 典型目標跟蹤算法比較分析 384
9.4.4 無線傳感器網絡主要跟蹤技術 386
思考題 389
第10章 無線傳感器網絡的應用 390
10.1 無線傳感器網絡應用基本概況 390
10.2 軍事領域的應用 391
10.2.1 智能塵埃網絡系統 392
10.2.2 靈巧傳感器網絡 393
10.2.3 WSN在協同作戰中的應用 393
10.2.4 WSN在軍事目標定位和跟蹤中的
應用 396
10.3 氣象生態環保領域的應用 397
10.3.1 氣象環境監測 397
10.3.2 生態環境監測 399
10.3.3 海洋與空間生態監測 401
10.4 工業領域的應用 403
10.4.1 智能制造傳感器網絡 403
10.4.2 礦業領域傳感器網絡 405
10.4.3 數字化油田傳感器網絡 406
10.5 智能電網領域的應用 408
10.5.1 智能抄表傳感器網絡 408
10.5.2 智能變電站傳感器網絡 409
10.6 農林領域的應用 412
10.6.1 智慧農業傳感器網絡 412
10.6.2 智慧林業傳感器網絡 413
10.7 智能交通領域的應用 415
10.8 智能家居領域的應用 416
10.9 其他領域的應用 417
思考題 418
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