无线传感器网络的领域应用与设计技术PDF电子书下载

第一篇 军事与安全救灾领域 1

第1章　美军沙地直线项目 1

1.1　美军沙地直线项目背景 1

1.2　地面侦察的传感器网络模型 2

1.2.1 项目的军事需求 2

1.2.2　战场应用的数理模型 4

1.2.3 系统环境模型 5

1.3　传感器的选型 6

1.4 目标探测信号的检测 8

1.5　传感器网络路由协议的设计 11

1.6　传感器网络时间同步机制的设计 12

1.7　项目系统试验 14

1.7.1 网络节点的封装问题 14

1.7.2　试验部署与实施 16

参考文献 17

第2章　基于微型网络化传感器的战场目标探测 18

2.1　常见的地面战场传感器及探测效果 18

2.2 目标探测发现及网络化技术 21

2.2.1 战场感知体系下的信息采集网络架构 21

2.2.2　微型传感器探测发现目标的原理 24

2.3 战场感知的传感器网络试验平台 25

2.3.1　无线通信模块 26

2.3.2　低功耗技术 33

2.3.3 实验平台硬软件设计 35

2.3.4 实验结果分析 40

2.4　无线视频传感器网络监控系统 41

2.4.1 无线视频传感器节点的设计 42

2.4.2　视频监控程序的移植 42

2.4.3　监控局域网的配置 44

2.4.4　电池能量供应问题 45

2.5　传感器网络的自然能供电机制 45

参考文献 48

第3章　基于传感器网络的战场机动目标分类识别 49

3.1　机动目标的分类识别技术 49

3.1.1　基本概念 49

3.1.2　基于微型传感器的目标识别通用框架 50

3.2　基于磁阻传感器的地面机动目标分类算法 52

3.2.1 基于磁阻传感器的目标特征识别原理 52

3.2.2 目标简单分类的依据 53

3.2.3 目标分类算法模型 54

3.2.4　原型系统研制与试验结果 57

3.3　基于混合传感器探测信号的机动目标分类 59

3.3.1　基本设计原理 59

3.3.2　混合探测信号的分类算法模型 59

3.3.3 目标分类试验系统与性能 61

3.4　网络系统的战场环境适应性 62

参考文献 64

第4章　基于传感器网络的战场目标跟踪 66

4.1 常见的传感器网络目标跟踪算法 66

4.2　传感器二元感知的跟踪定位技术 70

4.3　基于传感器网络的机动目标二元感知跟踪模型 71

4.3.1 目标跟踪算法模型 71

4.3.2　跟踪试验平台设计方案 73

4.4　炮弹目标炸点的自动声定位 76

4.4.1 基于微型传感器阵列的炮弹炸点定位技术 76

4.4.2 声传感器自动定位炸点的短基线方案 78

4.5　传感器网络自身节点的定位技术 80

4.5.1 问题背景与发展现状 80

4.5.2　无锚点传感器网络的节点定位 85

4.5.3　传感器网络的节点定位误差 90

参考文献 94

第5章　枪声定位反恐装备系统 97

5.1　系统研制概述 97

5.2　硬件组成 98

5.3　系统软件设计 101

5.4　枪声定位的测量信号 102

5.4.1 传感器网络的测量方法 102

5.4.2　声响震动波的探测原理 103

5.5　射手定位技术方案 105

5.5.1　传感器融合算法 105

5.5.2　试验测试 108

参考文献 109

第6章　矿井安全救灾的传感器网络系统 110

6.1 问题背景与应用意义 110

6.2　矿井安全监控的传感器网络主要技术 111

6.2.1 矿井传感器网络的信息检测、处理与传输 111

6.2.2　矿井传感器网络的自组织通信协议 114

6.2.3　煤矿井下部署传感器网络的典型方案 114

6.3　矿井施工点的安全监测传感器网络设计实例 116

6.3.1 实际矿井网络结构 116

6.3.2 网络通信协议的设计 117

6.3.3　传感器节点的硬件设计 117

参考文献 119

第二篇　现代交通领域 121

第7章　智能交通系统中的传感器与网络化技术 121

7.1　现代智能交通系统 121

7.1.1 智能交通系统的定义 121

7.1.2 智能交通系统的发展历程 121

7.1.3 智能交通系统的组成 122

7.2　智能交通系统中的传感器信息采集技术 124

7.2.1　侵入式交通信息采集传感器 125

7.2.2　非侵入式交通信息采集传感器 126

7.2.3 交通信息采集的最新技术 128

7.3　智能交通系统中的网络信息传输技术 129

7.3.1 典型的网络通信技术简介 129

7.3.2　智能交通系统中的通信技术应用 133

7.4　相关技术发展趋势 135

参考文献 138

第8章　无线网络协同智能交通系统 140

8.1　协同智能交通的体系结构 140

8.1.1 驾驶员状态监测的无线传感器体域网络 140

8.1.2　车—车通信无线网络 142

8.1.3 车路通信无线网络 145

8.2　无线网络协同智能交通的相关标准协议 147

8.2.1 专用短距离通信简介 147

8.2.2　短距离无线通信标准协议 148

8.2.3 中长距离通信标准协议 149

8.3　基于传感器网络的车路交互系统 150

8.3.1 系统方案描述 150

8.3.2 系统硬件节点 151

8.3.3 网络系统管理方法 153

参考文献 156

第9章　智能交通系统中的传感器网络设计技术 157

9.1　交通系统中的传感器网络架构 157

9.2　面向交通系统的传感器网络节点设计 158

9.2.1 电源管理单元 158

9.2.2　微处理器单元 162

9.2.3　无线通信单元 164

9.3　太阳能节点的长久能量供应系统 172

9.3.1 能量存储装置的超级电容特性 172

9.3.2 系统硬件设计 174

参考文献 176

第10章　基于传感器网络的路况信息监测技术 177

10.1　路面参数监测传感器介绍 177

10.1.1 温度传感器 178

10.1.2　湿度传感器 179

10.1.3 光强度传感器 179

10.1.4　大气压力传感器 181

10.1.5　加速度传感器 182

10.1.6　路面参数传感器的设计方法 183

10.2　道路车流量监测的传感器 184

10.2.1 声响传感器 185

10.2.2　磁阻传感器 188

10.3　交通参数监测技术 193

10.3.1　监测原理 193

10.3.2　车辆参数监测算法 193

10.4　交通参数监测的实施方案 199

10.4.1 单磁阻传感器的交通参数监测 199

10.4.2　双磁阻传感器的交通参数监测 201

参考文献 201

第11章　基于传感器网络的车辆管理系统 203

11.1　车辆识别技术 203

11.2　用于车辆识别的磁信号分析 204

11.2.1　方向性特征 204

11.2.2　磁场信号偏移特征 205

11.2.3　车辆磁场特征 207

11.3　车辆信号特征提取和识别算法 208

11.3.1　车辆信号提取 209

11.3.2　信号转换模式 209

11.3.3 车辆识别成分分析 212

11.3.4　车辆分类 215

11.4　道路入口匝道控制 216

11.5　停车诱导信息系统 217

参考文献 218

第三篇　现代农业领域 220

第12章　无线传感器网络在农业中的应用 220

12.1　应用背景 220

12.2　国内外现状 222

12.3　传感器网络在现代农业领域的应用 226

12.3.1　设施农业 226

12.3.2 节水灌溉 227

12.3.3　农产品安全生产与物流配送 230

12.3.4　精准农业 231

12.3.5　水产与禽畜养殖 232

12.3.6　其他应用 234

参考文献 237

第13章　设施农业的无线传感器网络通用平台 239

13.1　传感器网络的软硬件设计 239

13.1.1 节点硬件开发概述 239

13.1.2 网络通信协议和操作系统 244

13.2　设施农业的通用平台节点硬件 246

13.2.1　微处理器 246

13.2.2　嵌入式系统管理外围电路选择 248

13.2.3　农用敏感元件选择 250

13.2.4　通用传感器采集接口 255

13.2.5　无线通信模块 260

13.2.6　电源处理部分 262

13.3　节点底层驱动开发 263

13.3.1　底层软件整体构架 264

13.3.2　时钟系统及定时程序的设置 265

13.3.3　通用软件包设计 266

13.3.4　模拟量与开关量测量的编程 274

13.3.5　无线网络通信协议的设计 275

13.4　网关平台设计 280

13.5　能耗管理 282

13.5.1 节点能耗分析与节能策略 282

13.5.2　网络整体节能优化 285

13.5.3　单节智能锂电池系统的研制 286

参考文献 291

第14章　智能大田灌溉的ZigBee网络系统设计 294

14.1　ZigBee技术概述 294

14.1.1　IEEE 802.15.4简介 294

14.1.2　ZigBee协议 294

14.1.3　ZigBee协议栈中的术语 296

14.1.4　ZigBee网络拓扑结构 297

14.1.5　ZigBee数据传输机制 298

14.1.6　ZigBee网络路由的实现 299

14.1.7　ZigBee网络的自适应机制 302

14.2　系统总体构成 303

14.2.1 系统功能 303

14.2.2 系统架构 304

14.2.3 系统的开发环境 305

14.3　系统节点设备的硬件设计 306

14.3.1　JN5121-000-M02模块 306

14.3.2　存储电路模块 308

14.3.3 实时时钟模块 309

14.3.4　通信接口电路 310

14.3.5 电源处理电路 311

14.3.6　模拟与脉冲信号处理电路 311

14.3.7　驱动控制输出模块 312

14.3.8 太阳能供电单元 313

14.4　软件设计与实现 314

14.4.1　JN5121程序设计 314

14.4.2 系统ZigBee节点的软件设计 316

14.5　网络节点的ZigBee协议程序 317

14.5.1 组建网络 317

14.5.2　启动和加入网络 318

14.5.3 网络间的传输数据 319

14.5.4　无线ModBus协议的构建 321

14.6　系统的功能测试与实现 324

14.6.1 ZigBee组网测试 324

14.6.2 系统功能测试 325

14.6.3 系统稳定性测试 325

参考文献 327

第15章　精准农业的传感器网络系统应用 329

15.1　应用项目背景 329

15.2　典型网络系统的设计与方案 329

15.2.1 eKo pro系统 329

15.2.2　基于ZigBee的无线灌溉系统 330

15.2.3 网络视频语音传输系统 331

15.2.4 网络型采集控制系统 332

15.2.5　温室娃娃智能生产管理系统 332

15.2.6 大屏幕环境参数展示系统 333

15.3　无线传感器网络系统集成技术 334

15.3.1 温室无线测控网络智能管理系统 334

15.3.2　基于无线传感器网络的灌溉系统 335

15.3.3 工程实施关键技术与注意事项 338

15.4　网络系统的实施效果 339

参考文献 341

英汉对照术语 342