无线传感器网络技术及其应用PDF电子书下载

第1章 无线传感器网络概述 1

1.1无线传感器网络的基本概念 1

1.2无线传感器网络的体系结构 2

1.3无线传感器网络的基本特点 4

1.4无线传感器网络的发展现状与趋势 5

1.5无线传感器网络面临的挑战 7

1.6无线传感器网络的应用领域 8

参考文献 11

课后习题 11

第2章 物理层及信道接入技术 12

2.1物理层相关技术 12

2.1.1频率分配 12

2.1.2物理层设计 13

2.2信道接入技术 14

2.2.1无线传感器网络信道接入概述 14

2.2.2基于竞争的信道接入技术 16

2.2.3基于固定分配的信道接入技术 22

2.2.4按需分配的信道接入技术 27

2.2.5无线传感器网络信道接入技术面临的挑战 28

2.3 IEEE 802.15.4标准 28

2.4 ZigBee标准 32

参考文献 39

课后习题 39

第3章 路由、覆盖与拓扑技术 40

3.1无线传感器网络路由 40

3.1.1无线传感器网络路由概述 40

3.1.2路由协议设计的关键问题 41

3.1.3简单的无结构路由协议 42

3.1.4树类路由协议 46

3.1.5地理路由协议 50

3.1.6无线传感器网络路由协议比较 53

3.2无线传感器网络拓扑控制技术 55

3.2.1拓扑控制技术概述 55

3.2.2拓扑控制的意义 56

3.2.3拓扑控制的设计目标 57

3.2.4功率控制技术 58

3.2.5典型的层次型拓扑控制方法 59

3.2.6拓扑控制中的休眠调度技术 61

3.3无线传感器网络覆盖技术 63

3.3.1无线传感器网络覆盖算法设计思路及性能评价标准 63

3.3.2无线传感器网络覆盖感知模型 64

3.3.3无线传感器网络覆盖算法分类 65

3.3.4典型的无线传感器网络覆盖算法与协议 66

参考文献 70

课后习题 73

第4章 无线传感器网络定位、跟踪与时间同步技术 74

4.1无线传感器网络定位技术 74

4.1.1无线传感器网络测距技术 75

4.1.2无线传感器网络定位机制与性能评价标准 77

4.1.3现有无线传感器网络定位方法 80

4.2无线传感器网络跟踪技术 89

4.2.1无线传感器网络跟踪技术概述 89

4.2.2无线传感器网络目标跟踪的基本过程 90

4.3无线传感器网络时间同步技术 91

4.3.1时间同步模型 91

4.3.2时间同步协议 95

参考文献 102

课后习题 103

第5章 无线传感器网络安全 104

5.1无线传感器网络安全问题概述 104

5.1.1安全需求 104

5.1.2攻击与威胁 106

5.1.3跨层的安全框架 108

5.2无线传感器网络中的密码学理论 108

5.2.1密码算法的选择 108

5.2.2密钥管理 110

5.2.3安全协议 113

5.3无线传感器网络安全防护技术 116

5.3.1安全认证技术 116

5.3.2访问控制技术 117

5.3.3安全通信与路由技术 118

5.3.4安全定位与时钟同步技术 119

5.3.5入侵检测、容侵容错技术 121

5.4无线传感器网络的发展与安全趋势 123

5.4.1车载传感网络及其安全性 123

5.4.2物联网及其安全性 124

参考文献 126

课后习题 129

第6章 无线传感器网络操作系统 130

6.1无线传感器网络操作系统概述 130

6.2 TinyOS操作系统 130

6.2.1 nesC语言基础 131

6.2.2 TinyOS的组件模型 139

6.2.3 TinyOS的通信模型 140

6.2.4 TinyOS 1.0的安装与调试 141

6.2.5 TinyOS 2.0的安装与调试 145

6.2.6 TinyOS的典型应用分析 147

6.3 MantisOS操作系统 150

6.3.1 MantisOS简介 150

6.3.2 MantisOS的体系架构 150

6.3.3 MantisOS应用程序开发与发布 153

6.4 SOS操作系统 158

6.4.1 SOS简介 158

6.4.2系统架构 159

6.4.3 SOS的通信机制 162

6.4.4 SOS应用程序开发与发布 164

6.5无线传感器网络操作系统的主要技术挑战 166

参考文献 168

课后习题 168

第7章 无线传感器网络中间件 169

7.1无线传感器中间件体系结构及功能 169

7.1.1通用的中间件体系结构及功能 169

7.1.2体系结构设计原则 172

7.1.3已有的不同无线传感器网络中间件体系结构 173

7.2典型的无线传感器网络中间件 177

7.2.1 Impala 177

7.2.2 MiLAN 181

7.2.3 AMF 183

7.2.4 DSWare 184

7.2.5 MSM 186

7.2.6 DFuse 187

7.2.7 SensorWare 188

7.2.8 Agilla 191

7.2.9 TinyDB 192

7.3基于Agent的无线传感器网络中间件DisWare 194

7.3.1 DisWare体系结构 194

7.3.2 DisWare关键技术 196

7.3.3 DisWare中间件 198

7.4 DisWare中间件平台软件MeshIDE 201

7.4.1无线传感器网络集成开发平台MeshIDE概述 202

7.4.2无线传感器网络集成开发平台MeshIDE for TinyOS 202

7.4.3无线传感器网络集成开发平台MeshIDE for DisWare 210

7.5无线多媒体传感器网络中间件技术 214

7.5.1无线多媒体传感器网络的概述 214

7.5.2无线多媒体传感器网络中间件的特点 216

7.5.3基于Agent的无线多媒体传感器网络中间件体系结构 217

参考文献 219

课后习题 220

第8章 无线传感器网络数据管理技术 221

8.1无线传感器网络数据管理的基本概念 221

8.1.1以数据为中心的无线传感器网络数据库 221

8.1.2无线传感器网络数据管理系统的特殊性及设计目标 222

8.1.3无线传感器网络数据管理技术的研究热点 224

8.2无线传感器网络数据管理的关键技术 225

8.2.1无线传感器网络数据存储结构 225

8.2.2数据查询处理技术 228

8.2.3数据压缩技术 232

8.2.4数据融合技术 234

8.3现有传感器网络数据管理系统介绍 237

8.3.1 TinyDB系统 237

8.3.2 Cougar系统 239

8.3.3现有无线传感器网络数据管理系统分析 241

8.4无线传感器网络数据管理系统DiswareDM 242

8.4.1基于移动Agent中间件的传感器网络数据管理概述 242

8.4.2 DiswareDM整体功能和系统结构设计 245

8.4.3 DiswareDM系统的详细设计 249

8.4.4 DiswareDM的系统功能 253

参考文献 256

课后习题 258

第9章 物联网环境下的无线传感器网络接入技术 259

9.1基于无线传感器网络的多网络融合系统结构 259

9.2多种无线传感器网络接入技术的比较 260

9.2.1现有接入技术概述 260

9.2.2面向以太网的无线传感器网络接入技术 262

9.2.3面向无线局域网的无线传感器网络接入技术 264

9.2.4面向移动通信网的无线传感器网络接入技术 269

9.3多网络融合网关硬件设计 271

9.3.1多网络融合网关硬件总体结构设计 272

9.3.2通信模块设计 276

9.3.3外围应用电路设计 283

9.4多网络融合网关数据传输方式的设计与实现 288

9.4.1多网络融合网关与无线传感器网络节点的数据传输 288

9.4.2多网络融合网关接入外部基础设施网络的实现 289

参考文献 291

课后习题 291

第10章 无线传感器网络硬件设计 292

10.1无线传感器网络硬件节点设计 292

10.1.1无线传感器网络节点设计技术概述 292

10.1.2中央处理模块 295

10.1.3高频无线通信模块 299

10.1.4传感模块 304

10.1.5能量供应模块 305

10.1.6节点外围功能模块 307

10.1.7典型的无线传感器网络节点 310

10.1.8无线传感器网络节点开发套件 314

10.2面向应用的多媒体传感器网络节点 317

10.2.1无线多媒体传感器网络节点总体架构 317

10.2.2无线音频传感器节点设计与实现 320

10.2.3无线图像传感器节点设计与实现 325

10.2.4无线视频传感器节点设计与实现 331

10.3无线传感器网络低功耗硬件设计技术 336

10.3.1无线传感器网络能耗问题概述 336

10.3.2 MEMS技术基本原理 337

10.3.3 MEMS通信设计理论 338

10.3.4无线传感器网络硬件供能模块设计 339

参考文献 340

课后习题 341

第11章 无线传感器网络的应用 342

11.1无线传感器网络在农业中的应用 342

11.1.1应用背景描述 342

11.1.2无线传感器网络应用于农业中的主要关键技术 343

11.1.3面向智能化温室种植的无线传感器网络监测系统 345

11.2无线传感器网络在智能交通的应用 348

11.2.1应用背景概述 348

11.2.2采集传感器选择 348

11.2.3无线传感器网络在智能交通系统的应用 351

11.3基于无线传感器网络的医疗健康护理系统 352

11.3.1应用背景概述 352

11.3.2总体系统架构 354

11.3.3无线医疗传感节点的设计与实现 354

11.3.4无线传感器网络网关设备的设计与实现 358

11.3.5泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现 360

11.4基于无线多媒体传感器网络的智能家居系统 363

11.4.1应用背景概述 363

11.4.2基于无线多媒体传感器网络的智能家居场景设计 365

11.4.3智能家居系统实现流程 366

11.4.4节点片上程序设计 366

11.4.5基站节点的设计与实现 373

11.4.6电器控制节点的设计与实现 374

11.4.7基站上位机控制端软件设计 376

参考文献 379

课后习题 380