无线传感器网络原理与应用PDF电子书下载

第1章 无线传感器网络概述 1

1.1无线传感器网络基本概念 1

1.1.1无线传感器网络的研究内容 1

1.1.2无线传感器网络与Ad hoc网络的区别 2

1.2无线传感器网络的体系结构 3

1.2.1无线传感器网络的组成 3

1.2.2无线传感器网络的通信结构 4

1.3无线传感器网络节点 5

1.3.1传感器模块 6

1.3.2无线通信模块 7

1.3.3处理器模块 8

1.3.4能量供应模块 8

1.4无线传感器网络的典型应用 9

1.4.1国防军事领域中的应用 9

1.4.2环境监测 9

1.4.3工业及民用的无线传感器网络 10

1.5无线网络的发展与现状 11

1.5.1无线数据通信网 11

1.5.2无线传感器网络 12

小结 13

思考题 13

参考文献 14

第2章 物理层及MAC层协议——IEEE 802.15.4 16

2.1无线传感器网络物理层协议 16

2.1.1无线传感器网络的通信介质 16

2.1.2无线传感器网络物理层的研究现状 18

2.1.3无线传感器网络物理层设计的主要问题 18

2.2无线传感器网络数据链路层 19

2.2.1数据链路协议 19

2.2.2介质访问控制层协议 19

2.3 IEEE 802.15.4标准 23

2.3.1物理层 23

2.3.2介质访问层 25

2.3.3 IEEE 802.15.4标准的特点 33

小结 34

思考题 34

参考文献 35

第3章 网络层及应用层协议——ZigBee 36

3.1网络层协议 36

3.1.1无线传感器网络层协议 36

3.1.2无线传感器网络路由协议 37

3.2应用层协议 48

3.2.1传感器管理协议 49

3.2.2任务分配和数据广播管理协议 49

3.2.3传感器查询和数据传播管理协议 49

3.3无线传感器网络拓扑结构 50

3.3.1平面网络结构 50

3.3.2层次网络结构 51

3.3.3混合网络结构 51

3.3.4 Mesh网络结构 52

3.4能量控制 53

3.5 ZigBee协议标准 55

3.5.1 ZigBee概述 55

3.5.2网络层规范 57

3.5.3应用层规范 62

3.5.4 ZigBee网络系统的设计开发 63

3.6 CC2420芯片 65

3.6.1 CC2420芯片的内部结构 66

3.6.2 CC2420芯片的外围电路 67

3.6.3 CC2420芯片的典型电路 68

小结 69

思考题 69

参考文献 69

第4章 无线传感器网络支撑技术 70

4.1时间同步 70

4.1.1传感器网络的时间同步机制 70

4.1.2基于接收者-接收者机制的时间同步算法 72

4.1.3基于发送者接收者的时间同步算法 72

4.1.4基于发送者的同步算法 77

4.1.5其他同步机制 78

4.2定位技术 80

4.2.1定位的基本概念 80

4.2.2基于距离的定位 84

4.2.3距离无关的定位算法 86

4.2.4定位算法的性能评价 89

4.3数据融合 90

4.3.1多传感器数据融合 90

4.3.2数据融合技术的分类 91

4.3.3独立于应用的数据融合方法 92

4.3.4其他融合方式 94

4.4数据管理 94

4.4.1无线传感器网络的数据管理 94

4.4.2无线传感器网络数据的存储、索引与查询方法 95

4.4.3传感器网络数据管理系统 97

4.5安全机制 98

4.5.1传感器网络的安全问题 99

4.5.2传感器网络的安全技术 99

4.5.3密钥管理 103

4.5.4入侵检测 103

4.5.5传感器网络安全框架协议 104

4.5.6安全管理 112

小结 114

思考题 115

参考文献 115

第5章 传感器 117

5.1传感器概述 117

5.1.1传感器的定义 117

5.1.2传感器的分类 117

5.1.3传感器的特性 118

5.2常见传感器 119

5.2.1电阻式传感器 119

5.2.2电容式传感器 120

5.2.3电感式传感器 120

5.2.4 5.24温度传感器 120

5.2.5压力传感器 122

5.2.6压电式传感器 123

5.2.7气敏湿敏传感器 123

5.2.8光敏传感器 124

5.2.9超声波传感器 124

5.3传感器的工作过程 124

5.3.1传感器的选型 125

5.3.2典型电路 126

5.4微型传感器 127

5.4.1微机电系统简介 127

5.4.2微光机电系统 128

5.4.3微型传感器分类 129

5.4.4微传感器系统 131

小结 133

思考题 133

参考文献 133

第6章 无线传感器网络开发 135

6.1仿真平台 135

6.1.1传感器网络的仿真技术概述 135

6.1.2 NS-2 136

6.1.3 OPNET 137

6.1.4 OMNET+++ 139

6.1.5 TOSSIM 140

6.2无线传感器网络的硬件开发 141

6.2.1传感器节点的模块化设计 142

6.2.2传感器节点的开发实例 145

6.3无线传感器网络操作系统和编程语言 147

6.3.1 TinyOS操作系统 149

6.3.2 nesC语言 150

6.3.3基于TinyOS系统的软件开发 151

6.3.4后台管理软件 153

小结 154

思考题 154

参考文献 154

第7章 无线传感器网络的典型应用 156

7.1基于无线传感器网络的工业监控系统 156

7.1.1工业监控无线传感器网络的特点及相关协议分析 157

7.1.2高可靠能量均衡跨层通信协议 165

7.1.3跨层协议仿真与性能分析 185

7.1.4基于无线传感器网络的工业监控系统 195

7.2用于矿井安全的无线传感器网络系统 205

7.2.1无线传感器网络技术应用于矿井安全监测的可行性 206

7.2.2安全监测系统硬件设计方案 208

7.2.3软件设计与实现 215

7.2.4系统抗干扰性能分析 220

小结 227

参考文献 228

第8章 无线传感器网络与物联网 231

8.1物联网简介 231

8.1.1物联网的发展现状 232

8.1.2无线传感器网络应用于物联网的关键技术 232

8.2物联网智能家居无线传感器网络 233

8.2.1智能家居网络的关键技术 233

8.2.2智能家居系统设计及功能设计 240

8.2.3智能家居ZigBee网络子系统的设计与实现 242

8.2.4智能家居家庭控制子系统设计 247

8.2.5智能家居家庭安防子系统设计 259

8.2.6智能家居中央网关子系统设计 260

8.2.7智能家居控制系统应用效果 262

8.3物联网远程无线测控系统 264

8.3.1模块化制造系统 264

8.3.2节点设计 269

8.3.3系统软件设计 279

8.3.4应用设计 288

小结 291

参考文献 291

名词术语英汉对照 294