本书比较全面地论述了无线感测器网路所涉及的关键技术，包括无线感测器网路的概念、特点和节点的开发等。全书共分为10章，内容包括无线感测器的概念、通信协定、定位与信息处理、开发无线感测器节点所涉及的理论基础、软体、硬体设计原理和实现方法以及套用无线感测器网路的实际工程案例。附录中给出了作者自行开发的微代码的作业系统——PIC18系列微处理网路版作业系统。在本书配套的光碟中给出了作者自主开发的实时作业系统和套用作业系统的12个实例代码，以帮助读者更好地开发自己的无线感测器网路产品和工程套用。

本书主要适合从事无线感测器网路领域工作，特别是产品开发和工程套用的读者，也可作为计算机、电子、自动化和通信等专业的本科生和研究生的教材。

前言

第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 感测器技术的发展2

1.2.1 微型化2

1.2.2 智慧型化3

1.2.3 多功能感测器4

1.3 无线感测器网路的套用5

1.3.1 军事领域5

1.3.2 环境监测6

1.3.3 医疗健康监测6

1.3.4 建筑物监测及城市管理6

1.3.5 智慧型交通6

1.3.6 药品管理和卫生保健7

1.4 无线感测器网路研究热点问题和关键技术7

1.5 几种无线网路9

1.6 关于无线感测器网路的开发10

第2章 IEEE802.15.4 协定13

2.1 IEEE802.15.4 的主要特点13

2.2 IEEE802.15.4 的物理层15

2.2.1 物理层服务规範16

2.2.2 物理层协定数据单元格式17

2.3 IEEE802.15.4 的MAC层19

2.3.1 MAC帧的结构19

2.3.2 MAC帧的分类22

2.4 MAC层完成的基本服务31

2.4.1 MAC层数据服务31

2.4.2 MAC层管理服务32

第3章 ZigBee协定介绍34

3.1 概述34

3.2 套用层规範37

3.2.1 ZigBee套用支持子层39

3.2.2 套用支持子层的管理实体39

3.2.3 APS数据服务40

3.2.4 APS管理服务42

3.2.5 APS的帖格式46

3.2.6 特殊帧类型格式49

3.3 APS常数和PIB属性50

3.3.1 APS常数50

3.3.2 APS信息资料库51

3.4 网路层51

3.4.1 网路层帧格式53

3.4.2 网路层常量和NIB属性60

3.5 ZigBee的网路建立过程64

第4章 WSN定位与信息处理67

4.1 节点定位技术67

4.1.1 概述67

4.1.2 定位算法的分类68

4.1.3 测距方法的分类69

4.2 计算节点位置的算法70

4.3 IEEE802.1 5.4 的定位思路77

4.4 网路控制系统的控制方法79

4.4.1 变时滞网路控制系统79

4.4.2 数据丢失网路控制系统81

4.4.3 频宽有限网路控制系统82

4.5 无线感测器网路信号估计84

4.5.1 不可靠网路中的估计问题85

4.5.2 信息丢失系统87

4.5.3 基于量化数据的估计问题89

第5章 无线感测器网路系统套用软体92

5.1 无线感测器网路的作业系统92

5.2 自主智慧财产权的WSN作业系统wsnRTOS100

5.2.1 作业系统结构设计简介102

5.2.2 作业系统的特点105

5.3 射频通信与控制软体108

5.3.1 SPI通信设计108

5.3.2 CC2500的控制软体功能109

5.4 网关软体的设计114

第6章 无线感测器网路的无线传输理论基础122

6.1 天线基础知识122

6.1.1 天线的方向性122

6.1.2 天线的极化124

6.1.3 自由空间通信距离方程125

6.2 阻抗127

6.2.1 阻抗的重要意义127

6.2.2 无相移的最大传输功率128

6.2.3 天线的阻抗与频频宽度129

6.2.4 传输线与匹配网路133

6.3 WSN系统的天线设计134

6.3.1 微带天线的定义和结构135

6.3.2 PCB天线设计135

6.3.3 1/4波长单极天线138

6.3.4 PCB天线的匹配142

6.4 数字通信的编解码143

6.4.1 数字通信中的编码143

6.4.2 解码和误比特率144

6.4.3 纠错方案145

第7章 无线感测器网路硬体147

7.1 无线感测器网路硬体设计通用规则147

7.2 接地设计148

7.2.1 电容电感的接地149

7.2.2 微带接地151

7.3 无线感测器网路通用硬体设计155

7.3.1 通用I/O的设计155

7.3.2 A/D外围电路的设计155

7.3.3 振荡电路的设计156

7.3.4 CPU外围电路的设计157

7.4 无线感测器网路的功耗设计162

7.4.1 无线感测器网路单节点功耗分析及低功耗设计162

7.4.2 无线感测器网路感测器节点低功耗设计164

7.4.3 无线感测器网路各层低功耗设计166

第8章 无线感测器网路在油井监测系统中的套用169

8.1 背景及意义169

8.2 系统设计170

8.2.1 需求分析170

8.2.2 系统设计原则和思想171

8.2.3 系统结构设计172

8.3 感测器节点设计173

8.3.1 低功耗设计173

8.3.2 感测器节点硬体设计175

8.3.3 感测器节点软体设计176

8.4 汇聚节点设计179

8.4.1 嵌入式作业系统179

8.4.2 汇聚节点硬体设计180

8.4.3 汇聚节点软体设计183

8.5 管理节点187

8.5.1 资料库伺服器管理软体187

8.5.2 系统设计实例188

第9章 无线感测器网路系统在路灯节能中的套用193

9.1 概述193

9.2 路灯节能中无线感测器网路的设计技术195

9.2.1 系统的硬体设计197

9.2.2 系统的软体设计199

第10章 无线感测器网路其他套用举例219

10.1 无线感测器网路与能量管理系统219

10.1.1 我国建筑能耗现状219

10.1.2 建筑物能量管理系统的构成220

10.1.3 无线感测器网路在能量管理系统中的套用222

10.2 无线感测器网路在家庭安防中的套用232

10.2.1 传统家居安防监控系统的组成232

10.2.2 智慧型家居安防监控系统原理233

10.2.3 无线感测器网路在智慧型家居安防监控系统中的实现235

附录PIC18系列微处理器网路版作业系统238

参考文献255