无线传感网络及其在工业领域应用研究PDF电子书下载

第一章 无线传感网络的概述 1

第一节 无线传感网络的定义及特点 2

一、无线传感器网络的定义 2

二、无线传感器网络的特点 3

第二节 无线传感网络的发展历程 7

一、无线传感器网络技术的发展历程 7

二、无线传感器网络技术的研究重点 9

三、无线传感器网络技术的发展趋势 11

第三节 无线传感器网络的现状 13

一、无线传感器网络技术体系及其发展现状 13

二、基于无线传感器网络的应用系统发展现状 17

第四节 无线传感网络的主要应用领域 20

一、工业控制 20

二、智能家居 21

三、环境监测 23

四、精细农业 24

五、军事应用 27

第二章 IEEE 802.15.4标准与ZigBee协议规范 31

第一节 IEEE 802.15.4协议概要 32

一、无线传感器网络 32

二、无线传感器网络和IPv6overIEEE 802.15.4协议 33

三、IPv6overIEEE 802.15.4协议的技术特点 34

四、嵌入式IPv6协议栈的设计 35

第二节 ZigBee协议栈 37

一、什么是ZigBee 37

二、ZigBee的技术特点 38

三、ZigBee和IEEE 802.15.4的关系（如图2-3所示）） 39

四、ZigBee与其他无线网络标准的比较 40

五、ZigBee的应用范围 42

六、ZigBee协议栈 42

七、ZigBee网络层的实现 45

第三节 超帧及802.15.4CSMA CA信道访问机制 48

一、ZigBee中的超帧结构 48

二、MAC层信道访问机制CSMA CA 51

三、应答重传机制 52

四、CSMA／CA机制 53

五、BEB机制 56

六、RTS／CTS模式 58

七、物理载波监听和虚拟载波监听 61

八、DIFS、SIFS与Slot Time 62

第三章 无线传感网络的体系结构 65

第一节 无线传感网络的节点结构 66

一、典型节点 66

二、节点组成 68

三、节点特性 73

第二节 无线传感器的网络结构 74

一、传感器节点 75

二、汇聚节点 75

三、网络拓扑结构 76

第三节 跨层设计方法 80

一、WMN典型结构与特点 81

二、WMN主要网络协议或算法设计对跨层设计的要求 83

三、多媒体业务QoS保证对跨层设计的要求 86

四、WMN跨层设计原则与方法 87

五、WMN跨层设计中亟待深入研究的问题 89

第四章 无线传感网络定位及测距技术 91

第一节 定位技术（追踪） 92

一、无线传感器网络定位技术基本概念 93

二、主要的定位方法 95

三、基于测距的算法 96

第二节 测距技术 102

一、无线传感器网络中的测距方法 102

二、TOF测距方法原理 103

第三节 非测距定位技术 105

一、基于非测距的算法概述 105

二、DV-Hop定位算法 107

三、新型WSN定位研究分析 109

四、研究前景与应用分析 111

第五章 无线传感网络的安全性技术 113

第一节 无线传感网络中的安全机制 114

一、无线传感器网络安全的基本理论 114

二、无线传感器网络的安全机制 117

三、无线传感器网络运行的操作系统 123

四、链路层加密方案——TinyOS的安全防护措施 125

五、无线传感器网络安全综合解决方案 128

第二节 无线传感网络的入侵检测技术 131

一、无线传感器网络可能遇到的入侵形式 131

二、典型的入侵检测方法 133

三、无线传感器网络中入侵检测的体系结构 135

四、无线传感器网络中典型检测算法 138

第三节 无线传感器网络中的密钥管理 142

一、无线传感器网络密钥管理的基本要求 143

二、无线传感器网络的密钥管理方案 144

三、密钥预分配方案 146

四、无线传感器网络密钥管理的深入探讨 153

第六章 构建面向工业应用的无线传感网络系统模型 157

第一节 工业领域中的无线传感网络结构设计 158

一、网络拓扑结构优化设计 158

二、网络自组织方法 160

三、多数据汇集点网络传输实现 161

四、性能评价 165

第二节 工业领域中的无线传感网络数据收集与分析 168

一、无线传感器网络数据收集模式 168

二、数据收集方法分类 169

三、基于时空相关性的数据收集 174

四、基于压缩感知的数据收集 176

第七章 设计工业适用的无线传感网络设备 179

第一节 无线传感网络节点的设计 180

一、基于无源技术的无线传感器网络节点设计 180

二、基于RFID技术的无线传感器网络节点设计 185

第二节 无线传感网络网关的设计 190

一、矿井无线传感器网络的网关设计 190

二、面向水环境监测的无线传感器网络网关设计 195

三、无线传感器网络M2M网关的设计与实现 200

第三节 无线传感网络后台监控的设计 208

一、系统监控平台的构成 208

二、监控系统后台软件的设计与实现 209

第八章 工业应用中无线传感网络的特点 217

第一节 传感器节点的结构 218

一、测温节点的体系结构 218

二、测温节点的硬件系统设计 219

三、测温节点的软件系统设计 221

四、实际应用 222

第二节 频段选择 223

一、MAC协议与频段 223

二、无线传感器网络的频段感知管理 225

第三节 收发芯片选择 229

一、无线传感器网络中收发芯片的能量效率 229

二、收发芯片系统架构 229

三、收发芯片选择 230

四、国内外各大芯片厂商及模块厂商产品比对 231

第四节 天线选择 235

一、天线是无线传感器网络应用研究的重要问题 235

二、全向天线和定向天线 235

三、应用场景分析 236

第五节 微处理器芯片选择 237

一、选择微处理器芯片要考虑的需求 237

二、选择CPU时需考虑的重要参数 238

第六节 传感器选择 240

一、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 240

二、灵敏度的选择 240

三、频率响应特性 240

四、线性范围 241

五、稳定性 241

六、精度 241

第七节 总体设计 243

一、系统需求分析 243

二、监测系统的总体设计方案 245

三、软硬件系统的设计要求 247

第九章 案例分析 249

一、系统设计方案 250

二、系统硬件系统设计 252

三、系统软件设计 253

四、实际应用测试 256

参考文献 257