无线传感器网络技术与工程应用PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1 引言 1

1.2　传感器技术的发展 2

1.2.1　微型化 2

1.2.2　智能化 3

1.2.3　多功能传感器 4

1.3　无线传感器网络的应用 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　智能交通 6

1.3.6　药品管理和卫生保健 7

1.4　无线传感器网络研究热点问题和关键技术 7

1.5　几种无线网络 9

1.6　关于无线传感器网络的开发 10

第2章　IEEE 802.15.4协议 13

2.1　IEEE 802.15.4的主要特点 13

2.2　IEEE 802.15.4的物理层 15

2.2.1　物理层服务规范 16

2.2.2　物理层协议数据单元格式 17

2.3　IEEE 802.15.4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协议介绍 34

3.1　概述 34

3.2　应用层规范 37

3.2.1　ZigBee应用支持子层 39

3.2.2　应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信息数据库 51

3.4　网络层 51

3.4.1　网络层帧格式 53

3.4.2　网络层常量和NIB属性 60

3.5　ZigBee的网络建立过程 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　IEEE 802.15.4的定位思路 77

4.4　网络控制系统的控制方法 79

4.4.1　变时滞网络控制系统 79

4.4.2　数据丢失网络控制系统 81

4.4.3　带宽有限网络控制系统 82

4.5　无线传感器网络信号估计 84

4.5.1　不可靠网络中的估计问题 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　无线传感器网络系统应用软件 92

5.1　无线传感器网络的操作系统 92

5.2　自主知识产权的WSN操作系统wsnRTOS 100

5.2.1　操作系统结构设计简介 102

5.2.2　操作系统的特点 105

5.3　射频通信与控制软件 108

5.3.1　SPI通信设计 108

5.3.2　CC2500的控制软件功能 109

5.4　网关软件的设计 114

第6章　无线传感器网络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　天线的阻抗与频带宽度 129

6.2.4　传输线与匹配网络 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　译码和误比特率 144

6.4.3　纠错方案 145

第7章　无线传感器网络硬件 147

7.1　无线传感器网络硬件设计通用规则 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　无线传感器网络通用硬件设计 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　无线传感器网络的功耗设计 162

7.4.1　无线传感器网络单节点功耗分析及低功耗设计 162

7.4.2　无线传感器网络传感器节点低功耗设计 164

7.4.3　无线传感器网络各层低功耗设计 166

第8章　无线传感器网络在油井监测系统中的应用 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　传感器节点设计 173

8.3.1　低功耗设计 173

8.3.2　传感器节点硬件设计 175

8.3.3　传感器节点软件设计 176

8.4　汇聚节点设计 179

8.4.1　嵌入式操作系统 179

8.4.2　汇聚节点硬件设计 180

8.4.3　汇聚节点软件设计 183

8.5　管理节点 187

8.5.1　数据库服务器管理软件 187

8.5.2　系统设计实例 188

第9章　无线传感器网络系统在路灯节能中的应用 193

9.1　概述 193

9.2　路灯节能中无线传感器网络的设计技术 195

9.2.1　系统的硬件设计 197

9.2.2　系统的软件设计 199

第10章　无线传感器网络其他应用举例 219

10.1　无线传感器网络与能量管理系统 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　无线传感器网络在能量管理系统中的应用 222

10.2　无线传感器网络在家庭安防中的应用 232

10.2.1　传统家居安防监控系统的组成 232

10.2.2　智能家居安防监控系统原理 233

10.2.3　无线传感器网络在智能家居安防监控系统中的实现 235

附录　PIC18系列微处理器网络版操作系统 238

参考文献 255