智能无线传感器网络原理与应用

前言 第1章 绪论 1.1 引言 1.2 无线传感器网络概述 1.2.1 无线传感器网络系统结构 1.2.2 无线传感器网络基本特点 1.2.3 无线传感器网络关键技术 1.3 无线传感器网络的发展 1.3.1 无线传感器网络演变过程 1.3.2 无线传感器网络发展现状 1.3.3 无线传感器网络未来趋势 1.4 无线传感器网络主要应用领域 1.4.1 军事领域 1.4.2 环境监测领域 1.4.3 医疗领域 1.4.4 智能家居领域 1.4.5 智能交通领域 1.4.6 其他领域 思考题 第2章 无线传感器网络节点 2.1 概述 2.2 节点硬件组成 2.2.1 处理器模块 2.2 2存储模块 2.2.3 通信模块 2.2.4 传感器模块 2.2.5 电源模块 2.3 无线传感器网络操作系统 2.3.1 nes C语言 2.3.2 Tiny OS 2.3.3 Tiny OS应用实例解析 2.3.4 Tiny OS的安装 2.4 传感器节点分析 2.4.1 常见传感器节点 2.4.2 Mica Z节点分析 思考题 第3章 无线传感器网络体系结构 3.1 传感器网络工作模式 3.1.1 网络的组成 3.1.2 多跳通信机制 3.2 网络整体结构 3.2.1 0SI分层模型 3.2.2 网络体系结构分析 3.3 无线传感器网络服务质量与体系结构 3.3.1 服务质量体系 3.3.2 QoS体系的通信协议 3.3.3 QoS体系下的管理系统 3.3.4 QoS体系功能模块的联系 3.4 无线传感器网络跨层优化设计 3.4.1 跨层优化设计概述 3.4.2 面向QoS优化的跨层设计总体框架 3.4.3 基于QoS保证的跨层设计 3.4.4 跨层模型与问题求解方法 3.4.5 网络效能*大化模型 思考题 第4章 无线传感器网络通信与组网技术 4.1 概述 4.2 物理层 4.2.1 物理层概述 4.2.2 通信信道分配 4.2.3 调制解调方式 4.3 MAC协议 4.3.1 MAC协议概述 4.3.2 MAC协议设计要求 4.3.3 基于竞争的MAC协议 4.3.4 基于信道分配的MAC协议 4.4 路由协议 4.4.1 路由协议概述 4.4.2 层次型路由协议 4.4.3 以数据为中心的路由协议 4.4.4 基于地理位置的路由协议 4.5 传输层协议 4.5.1 传输层协议概述 4.5.2 数据传输可靠性分析 4.5.3 多组传输与多径传输 4.5.4 无线传感器网络与Internet互联 思考题 第5章 无线传感器网络通信技术 5.1 IEEE 802.15.4标准 5.1.1 物理层 5.1.2 MAC层 5.2 ZigBee协议规范 5.2.1 ZigBee协议概述 5.2.2 ZigBee网络层 5.2.3 ZigBee应用层 5.2.4 ZigBee安全服务 5.3 其他无线通信标准 5.3.1 Wi-Fi 5.3.2 蓝牙 5.3.3 超宽带技术 5.3.4 近距离无线传输技术 思考题 第6章 无线传感器网络覆盖与部署技术 6.1 无线传感器网络覆盖与部署的意义 6.2 无线传感器网络覆盖与部署问题 6.2.1 按照节点部署的无线传感器网络分类 6.2.2 按照覆盖对象的无线传感器网络分类 6.2.3 无线传感器网络覆盖应用特点 6.3 节点感知模型 6.3.1 二元感知模型（0-1模型） 6.3.2 概率感知模型 6.3.3 基于误警率的感知模型 6.3.4 方向性传感器的感知模型 6.3.5 不规则感知模型 6.3.6 多边形感知模型 6.3.7 近似圆盘感知模型 6.4 无线传感器网络覆盖评价指标 6.4.1 覆盖率 6.4.2 联合探测／丢失概率 6.4.3 覆盖场强一致性 6.4.4 覆盖重数 6.4.5 覆盖均匀性 6.4.6 覆盖时间和平均移动距离 6.4.7 其他评价指标 6.5 传感器网络节点部署策略与算法 6.5.1 传感器网络节点的随机撒布 6.5.2 基于几何格点和剖分的节点部署 6.5.3 移动传感器网络的部署策略 6.6 无线传感器网络覆盖技术面临的挑战 6.6.1 覆盖空洞及修复 6.6.2 传感器网络的重部署 6.6.3 三维空间传感器网络部署 6.6.4 复杂环境下的传感器网络部署 思考题 第7章 无线传感器网络管理技术 7.1 网络管理概述 7.1.1 无线传感器网络管理面临的问题 7.1.2 无线传感器网络管理系统设计要求 7.1.3 无线传感器网络管理系统的分类 7.2 网络拓扑结构管理 7.2.1 网络拓扑结构管理概述 7.2.2 基于分簇层次性拓扑结构 7.2.3 基于功率控制的拓扑结构 7.2.4 启发式节点唤醒和休眠机制 7.3 能量管理 7.3.1 能量管理概述 7.3.2 硬件能耗设计 7.3.3 状态调制机制 7.3.4 通信能耗 7.3.5 拓扑结构能耗分析 7.3.6 路由协议能耗分析 7.4 网络安全技术管理 7.4.1 网络安全技术概述 7.4.2 网络安全分类 7.4.3 WSN网络安全设计策略 7.4.4 网络安全框架协议分析 思考题 第8章 无线传感器网络关键技术 8.1 时间同步机制 8.1.1 时间同步机制概述 8.1.2 时钟模型 8.1.3 基于接收者和接收者的时间同步机制 8.1.4 基于发送者和接收者的双向时间同步机制 8.1.5 基于发送者和接收者的单向时间同步机制 8.1.6 时间同步机制的误差来源及性能指标 8.1.7 时间同步机制的主要应用 8.1.8 时间同步机制面临的问题 8.2 无线传感器网络定位技术 8.2.1 无线传感器网络定位技术概述 8.2.2 定位技术基本概念 8.2.3 节点定位算法分类 8.2.4 典型定位系统 8.3 数据融合技术 8.3.1 数据融合概述 8.3.2 数据融合方法分类 8.3.3 主要数据融合方法分析 8.4 无线传感器网络目标跟踪技术 8.4.1 目标跟踪概述 8.4.2 目标跟踪步骤 8.4.3 无线传感器网络协作跟踪 8.4.4 典型目标跟踪算法比较 8.4.5 无线传感器网络主要跟踪技术 思考题 第9章 无线传感器网络仿真实验工具 9.1 NS2 9.1.1 NS2简介 9.1.2 Tcl／OTcl语言简介 9.1.3 OTcl连接 9.1.4 NS基本组件 9.1.5 实例分析 9.2 OPNET 9.2.1 OPNET仿真流程 9.2.2 OPNET建模 9.2.3 OPNET Modeler开发环境 9.3 GloMoSim 9.4 TOSSIM 9.5 SensorSim 9.6 OMNeT++ 9.7 SENSE 思考题 第10章 无线传感器网络应用技术 10.1 环境领域的应用 10.1.1 生态环境监控实验系统 10.1.2 山体滑坡监测系统 10.1.3 地震监测系统 10.1.4 基于无线传感器网的极端环境监测系统 10.2 医疗领域的应用 10.2.1 人体行为模式监测应用 10.2.2 远程监护系统 10.3 交通领域的应用 10.3.1 车辆检测与识别应用 10.3.2 智能交通信息采集系统 10.4 农业领域的应用 10.4.1 蔬菜园环境监测应用 10.4.2 园艺温室环境监控系统 10.5 建筑领域的应用 10.5.1 建筑质量监测应用 10.5.2 建筑火灾探测与监控应用 10.5.3 室内空间监控系统 10.5.4 智能家居系统 10.6 其他应用 10.6.1 煤矿安全监测系统 10.6.2 高压输电线路监测应用 10.6.3 轴承温度监测系统 思考题 参考文献