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第1章 无线传感器网络概述 1

1.1 引言 1

1.2 无线传感器网络介绍 3

1.2.1 无线传感器网络体系结构 3

1.2.2 无线传感器网络的特点和关键技术 5

1.2.3 无线传感器网络的应用 5

1.3 无线传感器网络路由算法 7

1.3.1 无线传感器网络路由算法研究的主要思路 7

1.3.2 无线传感器网络路由算法的分类 9

1.3.3 无线传感器网络QoS路由算法研究的基本思想 11

1.3.4 无线传感器网络QoS路由算法研究的分类 12

1.3.5 平面路由的主流算法 16

1.3.6 分簇路由的主流算法 16

1.4 ZigBee技术 21

1.4.1 ZigBee技术的特点 21

1.4.2 ZigBee协议框架 23

1.4.3 ZigBee的网络拓扑结构 24

1.5 无线传感器安全研究 25

1.5.1 无线传感器网络的安全需求 25

1.5.2 无线传感器网络安全的研究进展 28

1.5.3 无线传感器网络安全的研究方向 31

1.6 水下传感器网络 32

1.7 无线传感器网络定位 34

1.7.1 存在的问题 34

1.7.2 性能评价 34

1.7.3 基于测距的定位方法 35

1.7.4 非测距定位算法 37

1.7.5 移动节点定位 39

参考文献 40

第2章 无线传感器网络的分布式能量有效非均匀成簇算法 48

2.1 引言 48

2.2 相关研究工作 48

2.2.1 单跳成簇算法 49

2.2.2 多跳成簇算法 49

2.3 DEEUC成簇路由算法 50

2.3.1 网络模型 51

2.3.2 DEEUC成簇算法 52

2.3.3 候选簇头的产生 53

2.3.4 估计平均能量 53

2.3.5 最终簇头的产生 54

2.3.6 平衡簇头区节点能量 55

2.3.7 算法分析 57

2.4 仿真和分析 59

2.5 结论及下一步工作 63

参考文献 64

第3章 无线传感器网络分簇多跳能量均衡路由算法 67

3.1 无线传输能量模型 67

3.2 无线传感器网络路由策略研究 68

3.2.1 平面路由 68

3.2.2 单跳分簇路由算法研究 69

3.2.3 多跳层次路由算法研究 72

3.3 LEACH-L算法 72

3.3.1 LEACH-L的改进思路 72

3.3.2 LEACH-L算法模型 73

3.3.3 LEACH-L描述 77

3.4 LEACH-L的分析 79

3.5 实验仿真 80

3.5.1 评价参数 80

3.5.2 仿真环境 80

3.5.3 仿真结果 81

3.6 总结及未来的工作 88

3.6.1 总结 88

3.6.2 未来的工作 89

参考文献 89

第4章 基于生成树的无线传感器网络分簇通信协议 91

4.1 引言 91

4.2 无线传输能量模型 92

4.3 基于时间延迟机制的分簇算法（CHTD） 93

4.3.1 CHTD的改进思路 93

4.3.2 CHTD簇头的产生 94

4.3.3 CHTD簇头数目的确定 95

4.3.4 CHTD最优簇半径 96

4.3.5 CHTD描述 97

4.3.6 CHTD的特性 99

4.4 CHTD簇数据传输研究 100

4.4.1 引言 100

4.4.2 改进的CHTD算法（CHTD-M） 100

4.4.3 CHTD-M的分析 103

4.5 仿真分析 103

4.5.1 生命周期 104

4.5.2 接收数据包量 106

4.5.3 能量消耗 107

4.5.4 负载均衡 108

4.6 总结及未来的工作 111

4.6.1 总结 111

4.6.2 未来的工作 112

参考文献 112

第5章 基于自适应蚁群系统的传感器网络QoS路由算法 114

5.1 引言 114

5.2 蚁群算法 114

5.3 APAS算法的信息素自适应机制 118

5.4 APAS算法的挥发系数自适应机制 124

5.5 APAS算法的QoS改进参数 130

5.6 APAS算法的信息素分发机制 133

5.7 APAS算法的定向广播机制 136

5.8 仿真实验及结果分析 138

5.8.1 仿真环境 138

5.8.2 仿真结果及分析 140

5.9 总结及未来的工作 145

5.9.1 总结 145

5.9.2 未来的工作 146

参考文献 146

第6章 无线传感器网络簇头选择算法 148

6.1 引言 148

6.2 LEACH NEW算法 148

6.2.1 网络模型 148

6.2.2 LEACH NEW簇头选择机制 150

6.2.3 簇的生成 150

6.2.4 簇头间多跳路径的建立 151

6.3 仿真实现 151

6.4 结论及未来的工作 152

参考文献 153

第7章 水下无线传感网络中基于向量的低延迟转发协议 154

7.1 引言 154

7.2 相关工作 155

7.3 网络模型 157

7.3.1 问题的数学描述 157

7.3.2 网络模型 157

7.4 基于向量的低延迟转发协议 158

7.4.1 基于向量转发协议的分析 158

7.4.2 基于向量的低延迟转发算法 159

7.5 仿真实验 160

7.5.1 仿真环境 160

7.5.2 仿真分析 161

7.6 总结 162

参考文献 162

第8章 无线传感器网络数据融合算法研究 165

8.1 引言 165

8.2 节能路由算法 165

8.2.1 平面式路由算法 166

8.2.2 层状式路由算法 167

8.3 数据融合模型 169

8.3.1 数据融合系统 169

8.3.2 LEACH簇头选择算法 170

8.3.3 簇内融合路径 172

8.3.4 环境设定和能耗公式 174

8.4 数据融合仿真 175

8.4.1 仿真分析 175

8.4.2 仿真结果分析 179

8.5 结论 181

参考文献 182

第9章 无线传感器网络相关技术 184

9.1 超宽带技术 184

9.1.1 系统结构的实现比较简单 186

9.1.2 空间传输容量大 186

9.1.3 多径分辨能力强 186

9.1.4 安全性高 187

9.1.5 定位精确 187

9.2 物联网技术 188

9.2.1 物联网原理 189

9.2.2 物联网的背景与前景 190

9.3 云计算技术 192

9.3.1 SaaS软件即服务 196

9.3.2 公用／效用计算 196

9.3.3 云计算领域的Web服务 197

9.4 认知无线电技术 197

9.4.1 传统的Ad-hoc方式中无线传感器网络的不足 198

9.4.2 在ZigBee无线传感器网络中的应用 198

参考文献 199

第10章 无线传感器网络应用 202

10.1 军事应用 205

10.2 农业应用 206

10.3 环保监测 208

10.4 建筑应用 210

10.5 医疗监护 212

10.6 工业应用 213

10.6.1 工业安全 213

10.6.2 先进制造 214

10.6.3 交通控制管理 214

10.6.4 仓储物流管理 215

10.7 空间、海洋探索 216

10.8 智能家居应用 217

参考文献 218