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第一篇 基本介绍 3

引言 3

第1章 无线传感器网络概述 7

1.1 无线传感器网络简介 7

1.1.1 无线传感器网络概念 7

1.1.2 无线传感器网络特点 7

1.2 无线传感器网络体系结构 9

1.2.1 无线传感器网络系统结构 9

1.2.2 无线传感器网络节点组成 9

1.2.3 无线传感器网络通信体系 10

1.3 无线传感器网络应用范例 11

1.3.1 军事应用 11

1.3.2 环境观测和预报系统 11

1.3.3 医疗护理 12

1.3.4 智能家居 12

1.3.5 其他应用 12

1.4 无线传感器网络的研究发展 12

1.4.1 无线传感器网络发展历史与现状 12

1.4.2 无线传感器网络发展趋势 14

1.4.3 无线传感器网络技术挑战 15

第2章 无线传感器网络军事应用 17

2.1 传感器类型应用 17

2.1.1 声音传感器 17

2.1.2 震动传感器 18

2.1.3 磁敏传感器 19

2.1.4 红外传感器 20

2.1.5 图像传感器 22

2.2 常见应用场景 24

2.2.1 战场侦察与监视 24

2.2.2 战场态势感知 24

2.2.3 战场目标跟踪与定位 25

2.2.4 后勤保障 25

第二篇 网络通信 29

第3章 无线传输及信道接入技术 29

3.1 无线传输技术 29

3.1.1 无线传输技术关键问题 30

3.1.2 IEEE 802.11无线传输 30

3.1.3 IEEE 802.15.4无线传输 35

3.1.4 UWB超宽带传输技术 36

3.1.5 水下传感器网络无线传输 40

3.2 传输抗干扰技术 44

3.2.1 跳频抗干扰通信 45

3.2.2 自适应跳频 45

3.3 信道接入技术 48

3.3.1 传感器网络MAC协议的特殊性 48

3.3.2 信道接入技术分类 49

3.3.3 S-MAC协议 50

3.3.4 DMAC协议 53

3.3.5 IEEE 802.15.4协议 55

3.3.6 IEEE 802.11协议 58

3.3.7 信道接入技术面临的挑战 62

第4章 组网及路由技术 63

4.1 无线传感器网络组网概述 63

4.2 平面组网 64

4.3 分级组网 65

4.3.1 分级组网架构 65

4.3.2 组网架构特性 67

4.3.3 协议架构 68

4.4 无线传感器网络路由技术 68

4.4.1 路由协议特点及分类方法 68

4.4.2 典型路由协议分析和比较 70

第5章 传输控制技术 81

5.1 无线传感器网络传输环境 81

5.2 无线传感器网络传输控制技术 81

5.2.1 传感器网络传输控制技术相关研究 81

5.2.2 传感器网络传输控制技术面临的挑战 85

第三篇 核心技术 89

第6章 覆盖控制技术 89

6.1 覆盖问题概述 89

6.2 覆盖控制分类 89

6.3 覆盖控制研究感知模型 92

6.3.1 二元感知模型 92

6.3.2 概率感知模型 93

6.3.3 扩展概率感知模型 93

6.3.4 各向异性感知模型 93

6.4 理想区域覆盖 94

6.5 覆盖控制性能评估 95

6.6 区域覆盖控制调度算法 96

6.6.1 调度问题描述 96

6.6.2 简单休眠调度算法 97

6.6.3 轮换活跃休眠节点覆盖控制 98

6.6.4 K重覆盖控制 100

6.6.5 随机调度覆盖控制 102

6.6.6 基于网格的覆盖控制算法 102

第7章 能量管理技术 104

7.1 电池技术 104

7.2 能量管理技术 105

7.3 能量管理策略 106

7.4 无线传感器网络协议栈的节能设计 107

7.4.1 MAC层协议的节能设计 107

7.4.2 适用于无线传感器网络的AODV路由算法 109

第8章 协同目标信息处理 112

8.1 目标探测发现 112

8.1.1 基于声音信号的目标探测发现 112

8.1.2 基于图像信号的目标探测发现 113

8.2 目标分类识别 117

8.2.1 基于声音信号的目标分类识别 117

8.2.2 基于图像信号的目标分类识别 121

8.3 目标定位及跟踪 123

8.3.1 目标定位 123

8.3.2 目标跟踪 128

第四篇 军事应用开发 133

第9章 传感器网络战术侦察系统总体设计 133

9.1 需求与设计目标 133

9.2 系统组成与架构 134

9.3 系统功能结构 135

9.4 感知信息捕获及应用 137

9.5 系统应用部署 140

第10章 传感器网络节点平台设计 142

10.1 硬件设计 142

10.1.1 传感采集模块 142

10.1.2 数据处理模块 146

10.1.3 无线通信模块 146

10.1.4 扩展模块 147

10.1.5 电源模块 148

10.2 软件设计 148

10.2.1 数据采集处理 148

10.2.2 应用信息处理 150

10.2.3 信息传输控制 150

10.2.4 管理代理模块 151

第11章 传感器网络通信协议设计 152

11.1 通信协议体系结构 152

11.2 通信协议设计 153

11.2.1 链路层设计 154

11.2.2 网络层设计 156

11.2.3 应用层设计 158

11.3 典型军事传感器网络通信协议设计实例 158

11.3.1 网络架构 158

11.3.2 通信协议设计 159

第12章 传感器网络数据管理 163

12.1 数据管理的概念 163

12.1.1 基本概念 163

12.1.2 传感器网络数据类型 163

12.1.3 数据管理的具体内容 164

12.1.4 与传统分布式数据管理的区别 164

12.1.5 数据管理评估标准 165

12.2 数据管理模式 165

12.2.1 集中式管理模式 165

12.2.2 分布式管理模式 166

12.2.3 半分布式 167

12.3 常用数据管理方法介绍 169

12.3.1 数据模型 169

12.3.2 数据存储 171

12.3.3 数据查询 173

12.4 典型数据管理方案的设计实例 175

12.4.1 典型传感器网络系统架构 176

12.4.2 典型传感器网络系统功能结构 176

12.4.3 典型传感器网络数据管理方案 176

12.5 数据管理的发展方向 180

第13章 传感器网络密钥管理 181

13.1 面临的威胁及应对策略 181

13.1.1 传感器网络受到的攻击 181

13.1.2 安全目标 183

13.1.3 面临挑战 184

13.2 无线传感器网络密钥管理性能指标 185

13.3 密钥管理分类 186

13.4 经典无线传感器网络密钥管理方案 187

13.4.1 基于随机预分配方案的密钥管理方案 187

13.4.2 基于对称矩阵的密钥管理方案 188

13.4.3 基于对称多项式的密钥管理方案 189

13.4.4 已知地理位置信息的密钥管理方案 190

13.4.5 其他密钥管理方案 190

13.5 典型应用 190

13.5.1 典型应用系统架构 190

13.5.2 典型传感器网络密钥管理方案 191

13.6 研究方向 193

第14章 传感器网络信息融合 194

14.1 信息融合概念 194

14.2 信息融合方法 195

14.3 信息融合的难点问题分析 197

14.4 典型传感器网络信息融合设计实例 198

14.4.1 信息融合处理系统架构 198

14.4.2 信息融合处理系统设计 201

第15章 传感器网络系统组织应用 206

参考文献 210