分布式传感器网络 下PDF电子书下载

第28章　分布式传感器网络的位置中心联网技术 737

28.1　引言 737

28.2　位置中心计算 739

28.3 网络模型 741

28.4　位置中心联网技术 741

28.4.1　UW-API 742

28.4.2　UW-Routing 745

28.5　目标跟踪应用 749

28.6　试验平台评估 753

28.6.1　控制信息与有效载荷信息之间的关系 755

28.6.2　区域内信息与转发的区域外信息之间的关系 756

28.6.3　每个节点占用的全部带宽 758

参考文献 759

第29章　定向传播 761

29.1　引言 761

29.2　传感器网络编程 762

29.2.1　发布／订阅API 762

29.2.2　概念命名 763

29.2.3　命名匹配 764

29.3　定向传播协议簇 766

29.3.1　两相牵引传播 767

29.3.2　推进传播 770

29.3.3　单相牵引传播 771

29.3.4　用地理信号来限制洪泛 772

29.4　促进网络内部处理 773

29.4.1　执行滤波器 774

29.5　评估 777

29.5.1　实现经验 777

29.5.2　传播设计选择评估 777

29.5.3　网内处理的评估 784

29.5.4　不同传播算法的应用性能 789

29.6　相关工作 793

29.7　结论 793

致谢 794

参考文献 794

第30章　数据安全前景 797

30.1 引言 797

30.2　数据安全威胁 797

30.3　安全需求 799

30.3.1　机密性 799

30.3.2　消息认证 799

30.3.3　有效性 800

30.3.4　认可 800

30.4　约束 800

30.4.1　有限的电池能量 801

30.4.2　有限的计算能力 801

30.4.3　有限的通信能力 801

30.4.4　传感器设备的无人值守特性 802

30.5　建立解决方案 802

30.5.1　物理层 802

30.5.2　链路层 803

30.5.3　网络层 803

30.5.4　传输层及其上面各层 804

30.5.5　密钥管理 804

30.6　安全机制 806

30.6.1 LPD/LPI 806

30.6.2　加密 807

30.6.3　消息认证 810

30.6.4　密钥管理 813

30.7　其他资源 816

30.8　总结 816

参考文献 817

第31章　服务质量测度 820

31.1　服务系统 820

31.1.1　服务系统的构成 820

31.1.2　顾客满意度 822

31.1.3　资源与需求的影响 824

31.2 网络中的服务质量（QoS） 825

31.2.1　引言 826

31.2.2　网络QoS测度的特征 827

31.3　提供服务质量的系统方法 829

31.3.1　基于排队模型的性能分析 830

31.3.2　基于大偏差理论的性能分析 831

31.4　案例研究 834

31.4.1　例1：利用排队网络分析QoS测度中的时延与抖动 834

31.4.2　例2：利用流体模型分析QoS测度中的信息丢包概率 837

31.5　结束语 840

参考文献 840

第32章　分布式传感器网络的后台程序 842

32.1 引言 842

32.2　网络后台程序 844

32.3　广域网的后台程序 847

32.3.1　路径计算 847

32.3.2　吞吐稳定性的传输控制 854

32.4　Ad Hoc移动网络的后台程序 859

32.4.1　全时连通性概念 860

32.4.2　CTIME协议 862

32.4.3　实验结果 866

32.5　结论 871

致谢 873

参考文献 873

Ⅴ　能量管理 877

第33章　能量感知传感器系统的设计 877

33.1　引言 877

33.2　能耗的来源 878

33.3 优化功耗：系统设计的不同阶段 880

33.4　节能技术 881

33.4.1　调节供电电压、频率及门限电压 882

33.4.2　关断空闲元件 884

33.4.3　计算任务的转移 891

33.4.4　能量感知路由 892

33.5　结论 893

参考文献 893

第34章　操作系统能量管理 896

34.1 引言 896

34.1.1　针对CPU的DPM 897

34.1.2　针对I/O的DPM 897

34.2　面向处理器节点的能量管理 898

34.2.1　LEDF算法 899

34.2.2　应用测试 901

34.2.3　实验结果 903

34.3　面向I/O设备节点的能量管理 909

34.3.1 具有两种状态的I/O设备的最优设备调度 909

34.3.2　在线设备调度 925

34.3.3　多状态I/O设备的低功耗设备调度 928

34.3.4　实验结果 933

34.4　结论 937

致谢 938

参考文献 938

第35章　传感器数据通信的一种测能方法 940

35.1 引言 940

35.2　系统构想 942

35.3　基于缓存的通信方式 944

35.4　实验结果 948

35.5　空间相关性 952

35.6　相关工作 956

35.7　结论 957

致谢 957

参考文献 958

第36章　微传感器网络中以编译器为导向的通信能耗优化 960

36.1　引言和研究目的 960

36.2　高层体系结构 962

36.2.1　语言支持 963

36.3　通信优化 964

36.3.1　数据分解和并行处理 964

36.3.2　简单通信 966

36.3.3　信息矢量化 968

36.3.4　信息合并 969

36.3.5　信息聚合 970

36.3.6　内部循环体的优化 971

36.4　实验设置 972

36.4.1　基准代码 972

36.4.2　能耗模型 973

36.5　结果 974

36.5.1　能量分解 975

36.5.2　灵敏度分析 978

36.5.3　内部循环体信息优化的影响 982

36.5.4　通信与计算相重叠时的影响 984

36.5.5　通信误差 987

36.6　编译器算法 988

36.7　结论与展望 990

参考文献 991

第37章　无线传感器网络中以传感器为中心的路由 993

37.1 引言 993

37.2 以传感器为中心的可靠路由 995

37.3　可靠路由的模型 996

37.4　结果 999

37.4.1　复杂度结果 999

37.4.2　分析结果 1000

37.5 路径缺陷 1003

37.5.1　评估标准 1003

37.5.2　启发式方法 1006

37.6 仿真结果 1007

37.6.1　算法分析 1008

37.7 结论 1011

致谢 1011

参考文献 1011

Ⅵ 自适应任务分派 1015

第38章　传感器网络的查询处理 1015

38.1 引言 1015

38.2 传感器网络查询处理的体系结构 1018

38.2.1　构架总览 1019

38.2.2　查询介绍及其优化 1020

38.2.3　查询语言 1021

38.2.4　查询分发和结果收集 1024

38.2.5　查询处理 1026

38.3　传感器网络的特殊技术和优化 1028

38.3.1　寿命 1028

38.3.2　推进计算 1030

38.3.3　跨层交互 1031

38.3.4　获取式查询处理 1032

38.4 数据收集实验 1034

38.4.1　伯克利植物园的配置 1034

38.4.2　仿真试验 1036

38.5 相关工作 1039

38.5.1　Ad Hoc网络 1039

38.5.2　分布式查询处理 1040

38.6 结论与未来挑战 1040

38.6.1　适应性 1041

38.6.2　嵌套查询、多对多通信和其他分布式程序原语 1042

38.6.3　多查询优化 1043

38.6.4　异构网络 1043

致谢 1043

参考文献 1044

第39章 自动软件重构 1047

39.1 问题描述 1047

39.2 资源限制 1048

39.3 应用实例 1050

39.4　分布式动态链接 1052

39.5　分类器交换 1056

39.6　可靠性 1060

39.7　相关方法 1062

39.8　总结 1065

致谢与免责声明 1065

参考文献 1065

第40章　移动代码支持 1067

40.1 问题描述 1067

40.2 移动代码模型 1067

40.3 分布式动态链接 1070

40.4 后台程序执行 1072

40.5 应用程序接口 1081

40.6 相关工作 1085

40.7 总结 1087

致谢与免责声明 1087

参考文献 1087

第41章　传感器网络协同处理中的移动代理框架 1089

41.1　引言 1089

41.2 基于移动代理的分布式计算 1090

41.2.1　移动代理属性与寿命 1091

41.2.2　性能评估 1093

41.3 移动代理框架（MAF） 1099

41.4　应用实例 1101

41.4.1　本地处理结果的格式 1101

41.4.2　集成算法 1103

41.4.3　移动代理路线 1106

41.5 总结 1107

参考文献 1107

第42章　分布式服务 1110

42.1 引言 1110

42.2 分布式服务的目的和意义 1111

42.3 分布式服务的现状 1112

42.4 一种分布式传感器系统体系结构 1114

42.5 以数据为中心的网络协议 1117

42.6 自组织传感器应用的分布式服务 1118

42.6.1　可重构的智能节点 1119

42.6.2　查找服务 1120

42.6.3　合成服务 1121

42.6.4　适应服务 1123

42.6.5　查找服务的API 1123

42.7 应用系统 1125

42.7.1　通用移动对象模型 1126

42.7.2　协同信号处理 1130

42.8 结论 1132

致谢 1133

参考文献 1133

第43章 自适应主动查询 1135

43.1 引言 1135

43.2 随机游走式主动查询 1137

43.2.1　在非结构化的对等网络中搜索 1138

43.2.2 传闻路由 1139

43.2.3 获取 1141

43.3 定向主动查询 1144

43.3.1　源路由与曲线路由 1144

43.3.2　基于学习的有效传感网络查询（LEQS） 1144

43.3.3 地理转发 1146

43.3.4 传感驱动查询 1146

43.4　结论 1147

参考文献 1148

Ⅶ 自组织 1151

第44章 自组织需求 1151

44.1 问题描述 1151

44.2 自上而下的控制 1152

44.3 自下而上的重构 1155

44.4 自组织模型 1158

44.5 总结 1159

致谢 1160

参考文献 1160

第45章　突发事件 1162

45.1 问题描述 1162

45.2　连续模型 1164

45.3　离散模型 1167

45.4 病态行为的特征 1169

45.5 总结 1170

致谢与免责声明 1170

参考文献 1170

第46章　生物原型 1173

46.1 背景 1173

46.1.1 生物原型特性 1173

46.1.2　为什么应用于无线传感器网络 1174

46.1.3　生物样本模型 1175

46.2 所用工具 1176

46.2.1　细胞自动机 1176

46.2.2　Cantor 1177

46.3 蚂蚁信息素模型 1178

46.3.1　怎样修改生物模型 1178

46.3.2　Dorigo的工作 1179

46.3.3　Dorigo工作的不同之处 1179

46.3.4　路由问题的应用 1179

46.3.5　所用工具 1180

46.3.6　参数推导 1183

46.3.7　误差探究 1187

46.3.8　信息素的工作原理 1188

46.3.9　谣传 1192

46.4 总结 1194

致谢与免责声明 1195

参考文献 1195

第47章　物理和化学 1196

47.1 引言 1196

47.1.1　无线传感器网络 1196

47.1.2　无线传感器网络中的路由 1197

47.2　关于物理和化学中两个例子的讨论 1197

47.2.1　Ising模型 1198

47.2.2　分形 1200

47.3　建模工具 1203

47.3.1　细胞自动机背景 1203

47.3.2　Cantor工具 1204

47.4　理想化的仿真场景 1204

47.5 在无线传感器网络中应用物理和化学模型 1206

47.5.1　玻璃自旋模型 1206

47.5.2　多分形 1210

47.6 协议比较和讨论 1214

致谢与免责声明 1216

参考文献 1216

第48章　移动Ad Hoc传感器网络能量感知路由的整体智能 1217

48.1　引言 1217

48.1.1　人造生命 1217

48.1.2　基于环境的交流 1218

48.1.3　蚂蚁的踪迹 1218

48.2　用于路径搜索的智能蚂蚁 1219

48.2.1　路由表 1220

48.2.2　数据包的路由 1220

48.2.3　饱和值 1221

48.2.4　概率的修改 1221

48.2.5　算法 1223

48.3　结果 1223

48.3.1　路径的建立 1224

48.3.2　能量分布 1225

48.3.3　能量获取方式 1227

48.3.4　噪声的影响 1227

48.4　结论 1228

参考文献 1228

第49章　随机网络与渗透理论 1231

49.1　符号 1231

49.2　背景 1232

49.3　图论 1234

49.4 Erd？s-Rényi图 1236

49.5　小世界图 1237

49.6　无尺度图 1242

49.7　渗透理论 1247

49.8　Ad Hoc无线网络 1249

49.9　群集系数 1252

49.10　相互关系 1257

49.11　索引结构 1263

49.12　图形分割 1264

49.13　预期的跳数 1266

49.14　概率矩阵的特征 1273

49.15　网络的冗余性和可靠性 1275

49.16　承受攻击的能力 1283

49.17　临界值 1284

49.18　总结 1285

致谢与免责声明 1285

参考文献 1286

第50章　多跳移动环境中的通信链接行为 1287

50.1 引言 1287

50.2　相关工作 1288

50.3　链接特性 1290

50.3.1　链接的期望寿命 1292

50.3.2　链接寿命分布 1296

50.3.3　新链接的期望到达率 1299

50.3.4　新链接交叉到达的时间分布 1302

50.3.5　链接的期望变化率 1305

50.3.6　链接中断交叉到达时间的分布 1306

50.3.7　链接变化交叉到达时间的分布 1308

50.3.8　相邻节点的期望数目 1311

50.4　仿真 1311

50.5　链接特性的应用 1315

50.6　结论 1317

附录50A 1318

50.A1　υ，φ和α的联合概率密度 1318

参考文献 1322

Ⅷ　系统控制 1324

第51章　分布式传感器网络控制层次结构范例 1324

51.1　引言 1324

51.2　Petri网络 1325

51.3 层次结构模型 1326

51.3.1　综述及术语 1326

51.3.2　操作指令 1329

51.3.3　网络通信 1330

51.3.4　协作感知 1331

51.4　控制规范 1332

51.5　控制器设计 1333

51.5.1　FSM控制器 1333

51.5.2　矢量加法控制器 1336

51.5.3　基于Petri网的控制 1338

51.5.4　三个控制器的性能及其比较 1340

51.6　案例研究 1349

51.6.1　仿真结果 1349

51.7　讨论和结论 1350

致谢与免责声明 1351

参考文献 1351

附录 1352

51A.1　可控转换 1352

51A.2　不可控转换 1357

51A.3　Petri网络控制器执行 1359

51A.4　FSM和矢量控制器执行 1363

51A.5　监测网络Petri网设备模型 1368

Ⅸ　工程案例 1372

第52章　SenSoft：协作传感器网络的开发 1372

52.1 引言 1372

52.2　传感器信息技术系统结构概述 1372

52.3　硬件平台原型 1374

52.4　SenSoft的体系结构框架 1375

52.5　软件基础结构 1377

52.6　SenSoft信号处理 1380

52.7　组件交互 1382

52.8　范例 1383

52.9　总结 1389

参考文献 1390

第53章　清洗传感器数据的统计学方法 1391

53.1 引言 1391

53.2　贝叶斯估计和有噪传感器 1393

53.3　误差模型和先验知识 1395

53.4　减少不确定性 1396

53.5　传统查询估值和有噪传感器 1398

53.6　查询有噪传感器 1399

53.6.1　类别Ⅰ 1399

53.6.2　类别Ⅱ 1400

53.6.3　类别Ⅲ 1401

53.6.4　积分的逼近 1402

53.7　时空相关性和无线传感器 1402

53.8　建模和相关性 1403

53.9　在线分布式学习 1406

53.10　异常值探测和丢失值恢复 1409

53.11　未来研究方向 1411

参考文献 1412

第54章　针对濒危物种的植物监测 1414

54.1 引言 1414

54.2　监测系统 1416

54.3　植物监测的典型研究 1418

54.4　传感器网络 1419

54.5　数据特性和传感器需求 1421

54.5.1　气象数据 1421

54.5.2　土壤数据 1422

54.5.3　图像 1422

54.5.4　事件监测 1422

54.6　空间和时间标准：不同的监测需求 1423

54.7　网络特性 1424

54.8　布设问题 1426

54.9　数据使用 1427

参考文献 1428

第55章　无线网状网的分布式传感器应用设计 1429

55.1 引言 1429

55.2 网状网组网技术的特点 1430

55.2.1　开发者在设计上需要考虑的问题 1431

55.3　几种主流网络拓扑结构的比较 1432

55.3.1　信息在总线型网络中的传输 1433

55.3.2　信息在星型网络中的传输 1434

55.3.3　信息在网状网中的传输 1434

55.4　设计实际网状网的基本指导方针 1435

55.4.1　典型网状网的一些参数 1437

55.5　网状网应用设计实例 1438

55.5.1　用分布式传感器来装备水处理工厂 1438

55.5.2　设计使用无线网状网的过程控制系统 1441

55.5.3　使用叶节点监测卡车货运 1444

55.5.4　无线网状安全系统的设计 1449

55.5　应用设计的成功方法 1452

参考文献 1452

Ⅹ　波束形成 1456

第56章　波束形成 1456

56.1　引言 1456

56.1.1　历史背景 1456

56.1.2　窄带波束形成和宽带波束形成的对比 1458

56.1.3　窄带波形的波束形成 1460

56.1.4　宽带波形的波束形成 1466

56.2　DOA估计和源定位 1468

56.2.1　射频信号 1469

56.2.2　声／震信号 1471

56.3　阵列系统性能分析及鲁棒性设计 1481

56.3.1　声源的计算机仿真结果 1481

56.3.2　用于信源定位的CRB 1484

56.3.3　传感器阵列的鲁棒性设计 1492

56.4　两个宽带波束形成系统的实现 1496

56.4.1　使用子带方法实现的雷达宽带波束形成器 1496

56.4.2　声学宽带波束形成器的iPAQS实现 1498

参考文献 1501