無線傳感器網絡簡明教程（第4版）

"崔遜學，中國科技大學博士，清華大學博士後。合肥市專業技術拔尖人才，榮立個人三等功2次，安徽省計算機應用技術重點學科網絡工程方向帶頭人。主持國家自然科學基金項目4項，獲軍隊科技進步二等獎、三等獎各1項。左從菊，工學博士，陸軍兵種大學教授，“第五批陸軍科技創新人才計劃”第一層次人才培育對象、陸軍重點扶持創新團隊骨幹，長期從事AI計算機新技術領域的無人平臺與控制研究，具有豐富的教學和科研經驗。"

 

目錄

 

 

 

 

第1章概述

 

1.1引言

 

1.2傳感器網絡的體系結構

 

1.2.1傳感器網絡的應用系統架構

 

1.2.2傳感器網絡結點的結構

 

1.2.3網絡體系結構

 

1.3傳感器網絡的特征

 

1.3.1與現有無線網絡的區別

 

1.3.2與現場總線的區別

 

1.3.3傳感器結點的限制條件

 

1.3.4組網特點

 

1.4傳感器網絡的應用領域

 

1.4.1軍事領域

 

1.4.2工業領域

 

1.4.3農業領域

 

1.4.4智能交通領域

 

1.4.5家庭與健康領域

 

1.4.6環境保護領域

 

1.4.7其他領域

 

1.5傳感器網絡的發展歷史

 

1.5.1計算設備的演化歷史

 

1.5.2無線傳感器網絡的發展過程

 

1.5.3我國的傳感器網絡發展情況

 

1.5.4與物聯網、雲計算的關系

 

思考題

 

第2章微型傳感器的基本知識

 

2.1傳感器概述

 

2.1.1傳感器的定義和作用

 

2.1.2傳感器的組成

 

2.1.3傳感器的分類

 

2.2常見傳感器的類型介紹

 

2.2.1能量控制型傳感器

 

2.2.2能量轉換型傳感器

 

2.2.3光敏傳感器

 

2.2.4氣、濕敏傳感器

 

2.2.5集成與智能傳感器

 

 

 

 

 

2.3傳感器的一般特性和選型

 

2.3.1傳感器的一般特性

 

2.3.2傳感器選型的原則

 

2.4微型傳感器應用示例

 

2.4.1磁阻傳感器簡介

 

2.4.2磁阻傳感器用於車輛探測

 

思考題

 

第3章傳感器網絡的通信與組網技術

 

3.1物理層

 

3.1.1物理層概述

 

3.1.2傳感器網絡物理層的設計

 

3.2MAC協議

 

3.2.1MAC協議概述

 

3.2.2IEEE 802.11 MAC協議

 

3.2.3典型MAC協議： SMAC協議

 

3.3路由協議

 

3.3.1路由協議概述

 

3.3.2典型路由協議： 定向擴散路由

 

思考題

 

第4章傳感器網絡的支撐技術

 

4.1時間同步機制

 

4.1.1傳感器網絡的時間同步機制

 

4.1.2TPSN時間同步協議

 

4.1.3時間同步的應用示例

 

4.2定位技術

 

4.2.1傳感器網絡結點定位問題

 

4.2.2基於測距的定位技術

 

4.2.3無須測距的定位技術

 

4.2.4定位系統的典型應用

 

4.3數據融合

 

4.3.1多傳感器數據融合概述

 

4.3.2傳感器網絡中數據融合的作用

 

4.3.3數據融合技術的分類

 

4.3.4數據融合的主要方法

 

4.3.5傳感器網絡應用層的數據融合示例

 

4.4能量管理

 

4.4.1能量管理的意義

 

4.4.2傳感器網絡的電源節能方法

 

4.5安全機制

 

4.5.1傳感器網絡的安全問題

 

4.5.2傳感器網絡的安全設計分析

 

4.5.3傳感器網絡安全框架協議： SPINS

 

4.5.4SPINS協議的實現問題與系統性能

 

思考題

 

第5章傳感器網絡的應用開發基礎

 

5.1仿真平臺和工程測試床

 

5.1.1傳感器網絡的仿真技術概述

 

5.1.2常用網絡仿真軟件平臺

 

5.1.3仿真平臺的選擇和設計

 

5.1.4傳感器網絡工程測試床

 

5.2網絡結點的硬件開發

 

5.2.1硬件開發概述

 

5.2.2傳感器結點的模塊化設計

 

5.2.3傳感器結點的開發實例

 

5.3操作系統和軟件開發

 

5.3.1網絡結點操作系統

 

5.3.2軟件開發

 

5.3.3後臺管理軟件

 

思考題

 

第6章傳感器網絡協議的技術標準

 

6.1技術標準的意義

 

6.2IEEE 1451系列標準

 

6.3IEEE 802.15.4標準

 

6.3.1IEEE 802.15.4標準概述

 

6.3.2物理層

 

6.3.3MAC子層

 

6.3.4符合IEEE 802.15.4標準的傳感器網絡實例

 

6.4ZigBee協議標準

 

6.4.1ZigBee概述

 

6.4.2網絡層規範

 

6.4.3ZigBee網絡系統的設計開發

 

6.4.4符合ZigBee規範的傳感器網絡實例

 

思考題

 

第7章5G無線網絡

 

7.15G基礎知識

 

7.2多天線技術

 

7.2.1MIMO系統

 

7.2.2大規模MIMO系統

 

7.3毫米波通信

 

7.3.1毫米波通信技術

 

7.3.2面向5G的毫米波通信

 

7.4面向5G的車聯網技術

 

7.4.1車聯網

 

7.4.2面向5G的V2X網絡

 

思考題

 

第8章傳感器網絡技術的軍事應用

 

8.1戰場感知的網絡架構

 

8.2常見的地面戰場微型傳感器

 

8.2.1微振動傳感器

 

8.2.2聲響傳感器

 

8.2.3磁阻傳感器

 

8.2.4紅外傳感器

 

8.2.5壓力傳感器

 

8.2.6超聲波傳感器

 

8.3美軍沙地直線傳感器網絡項目介紹

 

8.3.1項目背景

 

8.3.2目標探測的傳感器選型

 

8.3.3項目系統試驗

 

思考題

 

第9章無線傳感器網絡實驗

 

9.1實驗背景和設計

 

9.2實驗內容和步驟

 

附錄A英漢對照術語表

 

附錄B傳感器網絡結點部署的概率特性

 

參考文獻