《无线感测器网路的理论及套用》是2007年北航大学出版社出版的图书，作 者是王殊、阎毓杰、胡富平。
基本介绍
- 中文名：无线感测器网路的理论及套用
- 出版社：北航大学
- 作者：王殊 阎毓杰 胡富平
- ISBN ：9787811242195
- 出版时间：2007-07-01
- 装帧：平装
- 开本：16开
内容简介
作者在自身研究工作积累的基础上精心编写了本书，让读者分享其学习与研究工作的经验与成果。全书分为5篇，共22章，内容涉及无线感测器网路的概念、组网通信技术、核心支撑技术、自组织管理技术以及开发套用实例。在系统阐述无线感测器网路当前最新理论成果的基础上，结合作者长期以来在该领域的研究工作，论述和总结了无线感测器网路发展、套用及所面临的诸多技术挑战。全书结构清晰、内容丰富，叙述深入浅出，翔实地反映了无线感测器网路领域的最新研究进展与成果；既可使感兴趣的初学者迅速入门，也可为有一定研究基础的同行提供较为系统的相关技术或方案，弥补国内这一领域系统研究资料相对匮乏的境况；帮助读者加深对无线感测器网路技术的理解，为在该领域内开展进一步的学习和研究奠定必要的基础，以缩短国内学者在该领域与国际一流研究水平的差距，从而贡献出更多的具有我国自主智慧财产权的研究成果。
全面论述无线感测器网路的理论与套用，在系统阐述无线感测器网路当前最新理论成果的基础上，结合作者长期以来在该领域的研究工作，论述和总结无线感测器网路的发展、套用及所面临的诸多技术挑战。全书分为5篇，共22章。内容涉及无线感测器网路的概念、特点；无线感测器网路物理层、数据链路层、网路层和传输层的通信协定；无线感测器网路的拓扑控制、节点定位、时间同步、网内信息处理和网路安全等核心支撑技术；无线感测器网路的感测器节点、资源、任务、数据、网路部署、初始化和维护等自组织管理技术；无线感测器网路的仿真、硬体开发、作业系统、软体开发、ZigBee系统开发以及有关无线感测器网路的套用实例。
本书既可作为无线感测器网路领域的研究人员以及广大对无线感测器网路感兴趣的工程技术人员的参考用书，也可作为高等院校网路、通信、计算机、电子和自动化等专业本科高年级学生和研究生的学习教材。
作者简介
王殊，1956年出生，工学博士，华中科技大学电子与信息工程系教授、博士生导师。现任华中科技大学电子与信息工程系主任、湖北省智慧型网际网路技术重点实验室常务主任、教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会委员。先后多次赴德国合作研究，所在的湖北省智慧型网际网路技术重点实验室于2002年专门成立了无线感测器网路研究组，构建了无线感测器网路试验平台。近年来，与研究组成员一起在感测器、无线感测器网路和信号检测与处理等方面的研究取得进展，在国内外期刊和学术会议上发表论文近百篇，获得与申请专利十余项。
目录
第1篇总论
第1章无线感测器网路概述
1.1无线感测器网路介绍1
1.1.1无线感测器网路的概念1
1.1.2无线感测器网路的特徵2
1.1.3无线感测器网路的套用4
1.2无线感测器网路的体系结构7
1.2.1无线感测器网路的系统架构7
1.2.2感测器节点的结构7
1.2.3无线感测器网路的体系结构概述8
1.3无线感测器网路的研究进展10
1.3.1无线感测器网路的发展历程10
1.3.2无线感测器网路的关键技术14
1.3.3无线感测器网路所面临的挑战14
参考文献16
第2篇无线感测器网路的通信协定
第2章无线感测器网路的物理层
2.1无线感测器网路物理层概述19
2.1.1无线感测器网路物理层的研究内容19
2.1.2无线感测器网路物理层的研究现状20
2.1.3无线感测器网路物理层的主要技术挑战22
2.2无线感测器网路的调製与编码方法22
2.2.1Mary调製机制22
2.2.2差分脉冲位置调製机制23
2.2.3自适应编码位置调製机制24
2.3超宽频技术在无线感测器网路中的套用25
2.3.1超宽频技术概述25
2.3.2超宽频技术的基本原理26
2.3.3超宽频技术的研究现状29
2.3.4基于超宽频技术的无线感测器网路31
参考文献35
第3章无线感测器网路的数据链路层
3.1无线感测器网路数据链路层概述37
3.1.1无线感测器网路数据链路层的研究内容37
3.1.2无线感测器网路数据链路层的研究现状38
3.1.3无线感测器网路数据链路层的主要技术挑战39
3.2无线感测器网路的MAC协定40
3.2.1基于竞争机制的MAC协定40
3.2.2基于时分复用的MAC协定47
3.2.3其他类型的MAC协定54
参考文献58
第4章IEEE802.15.4标準
4.1IEEE802.15.4标準概述60
4.2IEEE802.15.4的物理层60
4.2.1物理层概述60
4.2.2物理层服务规範61
4.2.3物理层帧结构65
4.3IEEE802.15.4的MAC子层65
4.3.1MAC层概述65
4.3.2MAC层的服务规範66
4.3.3MAC帧结构69
4.3.4MAC层的功能描述70
4.4基于IEEE802.15.4标準的无线感测器网路70
4.4.1组网类型70
4.4.2数据传输机制71
参考文献72
第5章无线感测器网路的网路层
5.1无线感测器网路网路层概述73
5.1.1网路层的研究内容73
5.1.2网路层的研究现状74
5.1.3网路层的主要技术挑战75
5.2无线感测器网路的路由协定75
5.2.1以数据为中心的平面路由75
5.2.2网路分层路由77
5.2.3基于查询的路由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路由协定的最佳化88
5.3无线感测器网路中的数据包转发策略90
5.3.1包转发策略的研究背景90
5.3.2基于价格机制的包转发博弈模型91
5.3.3自发合作的包转发博弈模型93
参考文献94
第6章无线感测器网路的传输层
6.1无线感测器网路传输层概述97
6.1.1无线感测器网路传输层的研究内容97
6.1.2无线感测器网路传输层的研究现状98
6.1.3无线感测器网路传输层的主要技术挑战99
6.2无线感测器网路的传输协定99
6.2.1PSFQ传输协定99
6.2.2ESRT传输协定101
6.3无线感测器网路与其他网路的互联103
6.3.1无线感测器网路与Internet互联103
6.3.2无线感测器网路接入到格线105
参考文献109
第7章ZigBee协定规範
7.1ZigBee概述111
7.1.1ZigBee与IEEE802.15.4111
7.1.2ZigBee协定框架112
7.1.3ZigBee的技术特点113
7.2网路层规範113
7.2.1网路层概述113
7.2.2服务规範114
7.2.3帧结构与命令帧115
7.2.4功能描述116
7.3套用层规範117
7.3.1套用层概述117
7.3.2ZigBee套用支持子层117
7.3.3ZigBee套用层框架结构118
7.3.4ZigBee设备协定（profile）119
7.3.5ZigBee目标设备（ZDO）119
7.4ZigBee系统的开发119
7.4.1开发条件和注意事项119
7.4.2软体开发120
7.4.3硬体开发121
7.5基于ZigBee规範的无线感测器网路122
7.5.1无线感测器的构建122
7.5.2无线感测器网路的构建123
7.5.3基于ZigBee的无线感测器网路与RFID技术的融合124
参考文献124
第3篇无线感测器网路的核心支撑技术
第8章无线感测器网路的拓扑控制
8.1无线感测器网路的拓扑控制技术概述125
8.1.1无线感测器网路拓扑控制的研究内容125
8.1.2无线感测器网路拓扑控制的研究现状126
8.1.3无线感测器网路拓扑控制的主要技术挑战126
8.2无线感测器网路的拓扑控制算法127
8.2.1功率控制算法127
8.2.2层次拓扑结构控制算法129
8.3无线感测器网路的密度控制135
8.3.1连通支配集构造算法135
8.3.2基于机率覆盖模型的无线感测器网路密度控制算法138
参考文献140
第9章无线感测器网路的节点定位
9.1无线感测器网路的节点定位技术概述142
9.1.1无线感测器网路节点定位的研究内容142
9.1.2无线感测器网路节点定位的研究现状143
9.1.3无线感测器网路节点定位的主要技术挑战146
9.2无线感测器网路的定位机制147
9.2.1基于测距的定位算法147
9.2.2非基于测距的定位算法151
9.3一种基于测距的协作定位策略159
9.3.1刚性图理论简介159
9.3.2基于刚性图的协作定位理论160
9.3.3LCB定位算法161
9.4节点位置估计更新策略162
9.4.1动态网路问题162
9.4.2更新策略163
参考文献164
第10章无线感测器网路的时间同步
10.1无线感测器网路的时间同步概述167
10.1.1无线感测器网路时间同步的研究内容167
10.1.2无线感测器网路时间同步的研究现状168
10.1.3无线感测器网路时间同步的主要技术挑战169
10.2无线感测器网路的时间同步机制170
参考文献180
第11章无线感测器网路的网内信息处理
11.1无线感测器网路的网内信息处理概述182
11.1.1无线感测器网路网内信息处理的研究内容182
11.1.2无线感测器网路网内信息处理的研究现状183
11.1.3无线感测器网路网内信息处理的主要技术挑战184
11.2无线感测器网路的数据融合技术184
11.2.1与路由相结合的数据融合184
11.2.2基于反向组播树的数据融合186
11.2.3基于性能的数据融合187
11.2.4基于移动代理的数据融合189
11.3无线感测器网路的数据压缩技术191
11.3.1基于排序编码的数据压缩算法191
11.3.2分散式数据压缩算法192
11.3.3基于数据相关性的压缩算法194
11.3.4管道数据压缩算法194
11.4无线感测器网路的协作信号信息处理技术195
11.4.1网元层的CSIP技术195
11.4.2网路层的CSIP技术196
11.4.3套用层的CSIP技术196
11.4.4CSIP技术展望197
参考文献198
第12章无线感测器网路的安全技术
12.1无线感测器网路的安全问题概述201
12.1.1无线感测器网路安全技术的研究内容201
12.1.2无线感测器网路安全技术的研究现状202
12.1.3无线感测器网路安全技术的主要技术挑战205
12.2无线感测器网路的安全问题分析205
12.2.1无线感测器网路物理层的安全策略206
12.2.2无线感测器网路链路层的安全策略207
12.2.3无线感测器网路网路层的安全策略207
12.2.4无线感测器网路传输层和套用层的安全策略209
12.3无线感测器网路的密钥管理和入侵检测技术209
12.3.1无线感测器网路的密钥管理209
12.3.2无线感测器网路的入侵检测技术211
参考文献214
第4篇无线感测器网路的自组织管理技术
第13章无线感测器网路的节点管理
13.1无线感测器网路的节点管理概述216
13.1.1无线感测器网路节点管理的研究内容216
13.1.2无线感测器网路节点管理的研究现状217
13.1.3无线感测器网路节点管理的主要技术挑战218
13.2无线感测器网路的节点休眠/唤醒机制218
13.2.1PEAS算法218
13.2.2基于格线的调度算法219
13.2.3基于局部圆周覆盖的节点休眠机制220
13.2.4基于随机休眠调度的节能机制221
13.3无线感测器网路的节点功率管理222
13.3.1动态功率管理和动态电压调节222
13.3.2基于节点度的算法224
13.3.3基于邻近图的算法224
13.3.4基于二分法的功率控制224
13.3.5网路负载自适应功率管理算法226
参考文献227
第14章无线感测器网路的资源与任务管理
14.1无线感测器网路的资源与任务管理概述229
14.1.1无线感测器网路资源与任务管理的研究内容229
14.1.2无线感测器网路资源与任务管理的研究现状230
14.1.3无线感测器网路资源与任务管理的主要技术挑战230
14.2无线感测器网路的资源管理技术231
14.2.1自组织资源分配方式231
14.2.2计算资源分配232
14.2.3频宽资源分配235
14.3无线感测器网路的任务管理技术237
14.3.1任务分配237
14.3.2任务调度239
14.3.3负载均衡243
参考文献245
第15章无线感测器网路的数据管理
15.1无线感测器网路的数据管理概述248
15.1.1无线感测器网路数据管理的研究内容248
15.1.2无线感测器网路数据管理的研究现状249
15.1.3无线感测器网路数据管理的主要技术挑战249
15.2无线感测器网路的数据管理系统250
15.2.1TinyDB系统250
15.2.2Cougar系统251
15.2.3Dimensions系统252
15.3无线感测器网路数据管理的基本方法253
15.3.1数据模式253
15.3.2数据存储254
15.3.3数据索引255
15.3.4数据查询257
参考文献260
第16章无线感测器网路的部署、初始化和维护管理
16.1无线感测器网路的部署、初始化和维护管理概述261
16.1.1无线感测器网路部署、初始化和维护管理的研究内容261
16.1.2无线感测器网路部署、初始化和维护管理的研究现状262
16.1.3无线感测器网路部署、初始化和维护管理的主要技术挑战263
16.2无线感测器网路的部署技术264
16.2.1採用确定放置的部署技术264
16.2.2採用随机抛撒且节点不具移动能力的部署技术265
16.2.3採用随机抛撒且节点具有移动能力的部署技术265
16.3无线感测器网路的初始化技术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无线感测器网路的维护管理技术270
16.4.1覆盖与连线维护技术270
16.4.2性能监测技术271
参考文献272
第5篇无线感测器网路的开发与套用
第17章无线感测器网路的仿真技术
17.1无线感测器网路的仿真技术概述275
17.1.1网路仿真概述275
17.1.2无线感测器网路仿真研究概述275
17.2常用网路仿真软体276
17.2.1OPNET简介276
17.2.2NS279
17.2.3TOSSIM280
17.3OMNeT++仿真软体281
17.3.1OMNeT++概述281
17.3.2NED语言282
17.3.3简单模组/複合模组287
17.3.4讯息290
17.3.5类库291
17.4仿真示例296
参考文献303
第18章无线感测器网路的硬体开发
18.1无线感测器网路的硬体开发概述304
18.1.1硬体系统的设计特点与要求304
18.1.2硬体系统的设计内容304
18.1.3硬体系统设计的主要挑战305
18.2感测器节点的开发305
18.2.1数据处理模组设计305
18.2.2换能器模组设计307
18.2.3无线通信模组设计307
18.2.4电源模组设计309
18.2.5外围模组设计309
18.3感测器节点原型的开发实例Mica310
18.3.1Mica系列节点简介310
18.3.2Mica系列处理器/射频板设计分析313
18.3.3Mica系列感测板设计分析315
18.3.4编程调试接口板介绍317
参考文献318
第19章无线感测器网路的作业系统
19.1无线感测器网路作业系统概述320
19.1.1无线感测器网路作业系统的设计要求320
19.1.2几种典型的无线感测器网路作业系统介绍321
19.1.3无线感测器网路作业系统设计的主要技术挑战321
19.2TinyOS作业系统322
19.2.1TinyOS的设计思路322
19.2.2TinyOS的组件模型322
19.2.3TinyOS的通信模型324
19.3基于TinyOS的应用程式运行过程解析324
19.3.1Blink程式的配件分析325
19.3.2BlinkM模组分析327
19.3.3ncc编译nesC程式的过程329
19.3.4Blink程式的运行跟蹤解析329
19.3.5TinyOS的任务调度机制的实现338
19.3.6TinyOS的事件驱动机制的实现342
19.4TinyOS的使用346
19.4.1TinyOS的安装346
19.4.2创建应用程式348
19.4.3使用TOSSIM仿真调试应用程式348
19.4.4使用TinyViz进行可视化调试349
19.4.5将应用程式导入节点运行350
参考文献351
第20章无线感测器网路的软体开发
20.1无线感测器网路软体开发概述353
20.1.1无线感测器网路软体开发的特点与设计要求353
20.1.2无线感测器网路软体开发的内容354
20.1.3无线感测器网路软体开发的主要技术挑战355
20.2nesC程式语言355
20.2.1nesC语言介绍355
20.2.2nesC的语法规範356
20.2.3nesC应用程式开发364
20.3无线感测器网路的套用软体开发367
20.3.1无线感测器网路的编程模式367
20.3.2无线感测器网路的中间件设计370
20.3.3无线感测器网路的服务发现372
参考文献373
第21章无线感测器网路套用于环境监测
21.1环境监测套用概述375
21.1.1环境监测套用的场景描述375
21.1.2环境监测套用中无线感测器网路的体系架构375
21.2关键技术377
21.2.1节点部署377
21.2.2能量管理377
21.2.3通信机制378
21.2.4任务的分配与控制379
21.2.5数据採样与收集379
21.3无线感测器网路用于环境监测的实例380
21.3.1公路交通监测380
21.3.2建筑物健康状况监测384
21.3.3“狼群计画”385
参考文献387
第22章无线感测器网路套用于目标追蹤
22.1目标追蹤套用概述388
22.1.1目标追蹤套用的场景描述388
22.1.2目标追蹤套用的特点与技术挑战388
22.1.3目标追蹤套用中的无线感测器网路系统架构389
22.2无线感测器网路用于目标追蹤的关键技术390
22.2.1追蹤步骤390
22.2.2追蹤算法392
22.2.3面向目标追蹤的网路布局最佳化400
22.3基于无线感测器网路的车辆追蹤系统实例402
22.3.1系统架构402
22.3.2关键问题403
22.3.3关键技术404
参考文献407
附录英汉缩略语对照表410
