智能无线传感器网络系统PDF电子书下载

第一部分　总论 5

第1章　绪论 5

1.1　无线传感器网络概述 5

1.1.1　无线传感器网络的基本概念 5

1.1.2　无线传感器网络的特点 6

1.1.3　无线传感器网络的应用领域 8

1.2　无线传感器网络的发展 11

1.2.1　无线数据网络 11

1.2.2　无线传感器网络 14

1.3　无线传感器网络的研究 15

1.3.1　无线传感器网络面临的挑战 15

1.3.2　无线传感器网络的关键技术 17

1.3.3　无线传感器网络技术发展趋势 20

参考文献 22

第二部分　无线传感器网络通信技术 27

第2章　无线传感器网络的物理层 27

2.1　物理层技术概述 27

2.1.1　物理层的基本概念 27

2.1.2　无线通信物理层的主要技术 29

2.2 IEEE802.15.4 42

2.2.1 IEEE802.15.4物理层概述 42

2.2.2 IEEE802.15.4物理层服务规范 43

2.2.3 IEEE802.15.4物理层的帧结构 48

2.3　超宽带技术 49

2.3.1　超宽带技术的基本原理 50

2.3.2　超宽带技术的特点 53

2.3.3　超宽带技术的研究现状 54

2.3.4　超宽带技术在无线传感器网络中的应用 55

2.4　无线传感器网络物理层的研究 56

2.4.1　无线传感器网络物理层需要解决的问题 56

2.4.2　无线传感器网络物理层的研究现状 58

2.5　无线传感器网络物理层面临的技术挑战 65

参考文献 66

第3章　无线传感器网络的信道接入 68

3.1　无线网络信道接入概述 68

3.2　基于竞争机制的信道接入技术 69

3.2.1　基于竞争协议的信道接入技术概述 69

3.2.2　隐藏终端和暴露终端 72

3.2.3　退避算法 75

3.3.2 TDMA方式 77

3.3.1 FDMA方式 77

3.3　基于固定分配的信道接入技术 77

3.3.3 CDMA方式 80

3.3.4 SDMA方式 82

3.4 按需分配的信道接入技术 82

3.4.1 PCF方式 83

3.4.2 WTRP方式 83

3.5　无线传感器网络信道接入技术的研究 88

3.5.1　无线传感器网络信道接入技术需要解决的问题 88

3.5.2　无线传感器网络信道接入技术的研究现状 89

3.5.3 S-MAC协议 91

3.5.4 DE-MAC协议 96

3.5.5 MD协议 98

参考文献 102

3.6　无线传感器网络信道接入技术面临的技术挑战 102

第4章　无线传感器网络的路由 107

4.1　无线网络路由协议概述 107

4.1.1　路由的基本概念 107

第三部分　无线传感器网络组网技术 107

4.1.2　路由算法及协议 108

4.2　无线自组网络路由协议研究 110

4.2.1　无线自组网络路由协议需要解决的主要问题 110

4.2.2　无线自组网络路由协议的分类 111

4.2.3　无线自组网络平面路由协议 112

4.2.4　无线自组网络分层路由协议 115

4.2.5　无线自组网络地理定位辅助路由协议 116

4.3.1　无线传感器网络路由协议需要解决的问题 118

4.3　无线传感器网络路由协议研究 118

4.3.2　无线传感器网络路由协议的分类 119

4.3.3　无线传感器网络平面路由协议 120

4.3.4　网络分层路由协议 126

4.3.5　无线传感器网络地理定位辅助路由协议 132

4.4　无线传感器网络路由协议的优化 135

4.4.1　路由协议的比较 135

4.4.2　路由协议的优化方法 136

4.4.3　以数据为中心的启发式数据收集算法 137

4.5　无线传感器网络路由协议面临的技术挑战 138

参考文献 139

5.1.2　传输协议 142

5.1.1　传输层的基本概念 142

第5章　无线传感器网络传输协议 142

5.1　无线传输协议概述 142

5.2　无线传感器网络传输协议研究 144

5.2.1　无线传感器网络传输协议需要解决的问题 145

5.2.2 PSFQ协议 146

5.2.3 ESRT协议 148

5.3　无线传感器网络与Internet的互联 151

5.3.1　网络互联结构 152

5.3.2　网络互联协议 156

参考文献 158

6.1　无线传感器网络的拓扑发现 161

6.1.2　拓扑发现研究 161

6.1.1　拓扑发现的基本概念 161

第6章　无线传感器网络的构建 161

第四部分　无线传感器网络管理技术 161

6.1.3　拓扑发现面临的技术挑战 165

6.2　无线传感器网络节点定位 165

6.2.1　节点定位的基本概念 165

6.2.2　节点定位的研究 166

6.2.3　节点定位面临的技术挑战 173

6.3　无线传感器网络的时间同步 173

6.3.1　时间同步的基本概念 173

6.3.2　时间同步的研究 174

6.3.3　时间同步面临的技术挑战 178

参考文献 178

7.1.3　Internet网络管理协议 181

7.1.1　网络管理的基本概念 181

7.1.2　网络管理的基本内容 181

第7章　无线传感器网络的网络管理 181

7.1　网络管理技术及协议概述 181

7.1.4　无线自组网络网络管理协议 182

7.1.5　无线传感器网络管理体系及协议 183

7.2　无线传感器网络的拓扑管理 184

7.2.1　拓扑管理的基本概念 184

7.2.2　拓扑管理的研究 184

7.2.3　拓扑管理面临的技术挑战 186

7.3　无线传感器网络的传感器管理 186

7.3.1　传感器管理的基本概念 186

7.3.2　传感器管理的研究 186

7.3.3　传感器管理面临的技术挑战 189

7.4.1　能量管理的基本概念 190

7.4　无线传感器网络的能量管理 190

7.4.2　能量管理研究 191

7.4.3　能量管理面临的技术挑战 193

7.5　无线传感器网络的网络性能监测 194

7.5.1　网络性能监测的基本概念 194

7.5.2　网络性能监测的研究 194

7.5.3　网络性能监测面临的技术挑战 196

7.6　无线传感器网络的安全管理 197

7.6.1　无线传感器网络的安全需求 198

7.6.2　无线传感器网络安全问题的特点 199

7.6.3　无线传感器网络安全问题的研究现状 201

7.6.4　基于生物免疫原理的无线传感器网络安全体系 204

参考文献 209

7.6.5　实现无线传感器网络安全的途径 209

第五部分　无线传感器网络协同技术 215

第8章　无线传感器网络的协同问题 215

8.1　无线传感器网络协同问题概述 215

8.2　无线传感器网络协同需要解决的问题 216

8.3　典型的无线传感器网络协同问题——追踪 217

8.3.1　追踪问题描述 217

8.3.2　追踪步骤 219

参考文献 221

第9章　协同信息处理方法 222

9.1　贝叶斯估计方法 222

9.1.1　贝叶斯估计的传感器节点模型 222

9.1.2　贝叶斯估计的过程模型 223

9.2　卡尔曼滤波方法 229

9.1.3　结论 229

9.2.1　卡尔曼滤波方法 230

9.2.2　扩展卡尔曼滤波方法 232

9.2.3　联合卡尔曼滤波方法 233

参考文献 235

第10章　多智能体系统中的协同方法 236

10.1　多智能体系统概述 236

10.2　协同方法 237

10.2.1　合同网 238

10.2.2　组织结构设计法 240

10.2.3　多智能体计划调度 240

10.2.4　协商 241

10.2.5　设计协同方法的准则 243

10.3　分布式决策及搜索方法 244

参考文献 245

第11章　基于多智能体理论的无线传感器网络协同方法 247

11.1　基于合同网及拍卖的无线传感器网络协同方法 247

11.1.1　基于合同网及拍卖的协同方法概述 247

11.1.2　无线传感器网络中任务间的相互作用关系 248

11.1.3　基于中心的任务分配方法 249

11.1.4　仲裁方法与组合拍卖方法 250

11.1.5　迭代式组合拍卖方法 253

11.1.6　动态仲裁方法 255

11.2　基于动态联盟的无线传感器网络协同方法 259

11.2.1　动态联盟方法概述 259

11.2.2　初始联盟的形成 260

11.2.3　联盟的形成 264

11.3.1　组织结构设计方法概述 269

11.3　基于组织结构设计的无线传感器网络协同方法 269

11.2.4　联盟的确认 269

11.3.2　组织结构设计方法的运行原理 270

11.4　基于分布式约束满足的无线传感器网络协同方法 273

11.4.1　分布式探测调度问题 273

11.4.2　低负载分布式方法 275

11.5　无线传感器网络协同问题面临的技术挑战 277

参考文献 278

第六部分　无线传感器网络开发与应用 283

第12章　无线传感器网络的典型开发环境与仿真平台 283

12.1　无线传感器网络硬件系统 283

12.1.1　传感器节点设计与开发需要解决的问题 283

12.1.2　传感器节点的开发 283

12.2.1　TinyOS操作系统 286

12.2　无线传感器网络软件环境 286

12.2.2　nesC编程语言 288

12.3　无线传感器网络仿真平台 292

12.3.1　网络仿真概述 292

12.3.2　无线传感器网络仿真需要解决的问题 292

12.3.3　无线传感器网络仿真的研究 293

12.3.4　无线传感器网络常用的仿真软件 297

参考文献 303

第13章　无线传感器网络的应用 304

13.1 NSOF系统 304

13.1.1　NSOF系统概述 304

13.1.2　系统体系结构 304

13.1.3　NSOF系统关键技术 305

13.2.2　系统体系结构 307

13.2　GDI系统 307

13.2.1　GDI系统概述 307

13.2.3　原型系统与实验 309

13.3　建筑结构健康监测 311

13.3.1　建筑健康监测概述 311

13.3.2　系统体系结构 312

13.3.3　原型系统与实验 313

13.4　未来家庭健康监测 315

13.4.1　家庭健康监测概述 315

13.4.2　系统体系结构 316

13.4.3　WWM实验系统 317

参考文献 319

附录　英汉缩略语对照表 320