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第1章 无线传感器网络基础知识 1

1.1 无线传感器网络的概念与特点 1

1.1.1 无线传感器网络的概述 1

1.1.2 无线传感器网络的特点 1

1.2 无线传感器网络的发展 2

1.2.1 无线传感器网络的发展阶段 2

1.2.2 无线传感器网络技术发展背景 3

1.3 无线传感器网络体系结构 4

1.3.1 无线传感器网络的体系结构 4

1.3.2 无线传感器网络的节点结构 5

1.3.3 无线传感器网络应用系统结构 5

1.3.4 无线传感器网络通信体系结构 6

1.4 无线传感器网络的应用及关键技术 7

1.4.1 无线传感器网络的应用 7

1.4.2 无线传感器网络的关键技术 9

1.4.3 无线传感器网络的未来发展 11

练习题 11

第2章 无线传感器网络的协议规范 13

2.1 IEEE 802.15.4 标准 13

2.1.1 IEEE 802.15.4 标准的概述 13

2.1.2 IEEE 802.15.4 网络简介 14

2.1.3 IEEE 802.15.4 网络协议栈 15

2.1.4 IEEE 802.15.4 的安全服务 21

2.2 ZigBee协议规范 22

2.2.1 ZigBee协议概述 22

2.2.2 ZigBee协议栈体系结构及规范 23

2.2.3 基于ZigBee的WPAN网络配置应用 26

2.3 无线传感器网络路由协议 28

2.3.1 无线传感器网络路由协议的性能指标 28

2.3.2 无线传感器网络路由协议的分类 29

2.3.3 广播式路由协议 30

2.3.4 坐标式路由协议 31

2.3.5 分簇式路由协议 31

2.3.6 无线传感器网络路由协议比较 31

练习题 32

第3章 传感器及检测技术 34

3.1 传感器 34

3.1.1 传感器的概述 34

3.1.2 传感器的分类 34

3.1.3 传感器的性能技标 36

3.1.4 传感器的组成和结构 37

3.2 检测技术基础 38

3.2.1 检测系统概述 38

3.2.2 检测技术分类 39

3.2.3 检测系统组成 40

3.3 典型传感器简介 42

3.3.1 磁检测传感器 42

3.3.2 光照传感器 43

3.3.3 红外对射传感器 43

3.3.4 红外反射传感器 44

3.3.5 结露传感器 44

3.3.6 酒精传感器 45

3.3.7 人体检测传感器 46

3.3.8 振动检测传感器 46

3.3.9 声响检测传感器 47

3.3.10 温湿度传感器 48

3.4 智能检测系统 53

3.4.1 智能检测系统的组成及类型 53

3.4.2 智能检测系统的设计 54

3.4.3 智能传感器技术 54

练习题 56

第4章 射频识别技术 58

4.1 射频识别技术概述 58

4.1.1 射频识别 58

4.1.2 RFID技术分类 60

4.1.3 RFID技术标准 63

4.2 RFID系统的组成 64

4.2.1 RFID的工作原理及系统组成 64

4.2.2 RFID系统中的软件组件 66

4.3 几种常见的RFID系统 67

4.3.1.电感耦合RFID系统 68

4.3.2 反向散射耦合RFID系统 69

4.4 RFID中间件技术 71

4.4.1 RFID中间件的组成及功能特点 71

4.4.2 RFID中间件体系结构 73

4.5 RFID典型模块应用及实训 75

4.5.1 RFID的TX125系列射频读卡模块 75

4.5.2 RFID读卡的应用 79

练习题 81

第5章 无线传感器网络通信技术 84

5.1 蓝牙技术 84

5.1.1 蓝牙技术的概述 84

5.1.2 蓝牙协议栈体系结构 85

5.1.3 蓝牙网关 88

5.1.4 蓝牙系统的结构及组成 89

5.2 GPRS技术 90

5.3 ZigBee技术 93

5.4 Wi-Fi技术 95

5.4.1 Wi-Fi技术的概念 95

5.4.2 Wi-Fi网络结构和原理 95

5.5 无线局域网 97

5.5.1 IEEE 802.11 协议简述 97

5.5.2 几种无线通信标准比较 98

5.5.3 无线局域网的组成及工作原理 98

5.6 无线自组织网络技术 101

5.6.1 Ad Hoc网络的基本概念 101

5.6.2 Ad Hoc网络的体系结构 102

5.6.3 Ad Hoc网络的应用 105

练习题 105

第6章 无线传感器网络开发环境的构建及应用实践 109

6.1 无线传感器网络操作系统概述 109

6.2 TinyOS操作系统 110

6.2.1 TinyOS 2.x在Windows_Cygwin平台下的安装 110

6.2.2 TinyOS集成开发环境IDE 115

6.2.3 Ubuntu下TinyOS 2.x环境的搭建 119

6.2.4 nesC语言和TinyOS的组件 121

6.3 无线传感器网络实验平台 128

6.3.1 无线传感器网络实验平台简介 128

6.3.2 TinyOS操作系统在无线传感器网络的应用实践 130

练习题 160

第7章 无线传感器网络的节点定位技术 161

7.1 节点定位技术简介 161

7.1.1 节点定位的几个基本概念 161

7.1.2 节点定位技术基本原理 162

7.2 无线传感器网络自身定位技术 164

7.2.1 无线传感器网络节点定位算法的分类 164

7.2.2 无线传感器网络自身定位系统和算法 166

7.3 无线传感器网络跟踪技术 171

7.4 无线传感器网络时间同步技术 173

7.4.1 时间同步模型 173

7.4.2 时间同步算法与性能对比分析 174

7.5 无线传感器网络测距技术 177

7.5.1 基于距离的定位技术 177

7.5.2 与距离无关定位算法 179

练习题 183

第8章 无线传感器网络拓扑控制与覆盖技术 185

8.1 无线传感器网络拓扑控制技术 185

8.1.1 拓扑控制技术概述 185

8.1.2 拓扑控制的设计目标 185

8.1.3 拓扑控制的研究方法 186

8.1.4 功率控制技术 188

8.1.5 典型的功率控制协议与算法 189

8.1.6 拓扑控制中的休眠调度技术 190

8.2 无线传感器网络覆盖技术 192

8.2.1 无线传感器网络覆盖算法分类 192

8.2.2 典型的无线传感器网络覆盖算法与协议 194

练习题 198

第9章 无线传感器网络的安全技术 199

9.1 无线传感器网络安全问题概述 199

9.1.1 传感网安全分析 199

9.1.2 传感网的安全性目标 200

9.1.3 传感网安全策略 202

9.1.4 跨层的安全框架 203

9.2 无线传感器网络协议栈的安全 204

9.2.1 物理层的攻击与安全策略 205

9.2.2 链路层的攻击与安全策略 206

9.2.3 网络层的攻击与安全策略 206

9.2.4 传输层和应用层的安全策略 207

9.3 无线传感器网络密钥管理 208

9.3.1 密钥管理的安全需求 208

9.3.2 密钥管理方案的分类 208

9.3.3 密钥管理的评估指标 209

9.4 DoS攻击原理及防御技术 210

9.4.1 DoS攻击原理 210

9.4.2 DoS攻击属性 213

9.4.3 预防DoS攻击的策略 216

9.5 无线传感器网络的安全路由 218

9.5.1 无线传感器网络几种典型路由协议的安全性分析 218

9.5.2 无线传感器网络安全路由协议 219

练习题 220

第10章 无线传感器网络中间件技术 221

10.1 无线传感器中间件体系结构及功能 221

10.1.1 通用的中间件的定义 221

10.1.2 无线传感器网络中间件体系 222

10.1.3 无线传感器网络中间件设计方法 224

10.2 基于Agent的无线传感器网络中间件DisWare 226

10.2.1 DisWare体系结构 226

10.2.2 DisWare中间件 228

10.3 DisWare中间件平台软件MeshIDE 229

10.3.1 无线传感器网络集成开发平台MeshIDE概述 229

10.3.2 无线传感器网络集成开发平台MeshIDE for TinyOS 229

10.4 无线多媒体传感器网络中间件技术 232

10.4.1 无线多媒体传感器网络的概述 232

10.4.2 无线多媒体传感器网络中间件的特点 233

10.4.3 基于Agent的无线多媒体传感器网络中间件体系结构 233

10.5 支持多应用任务的WSN中间件的设计 235

10.5.1 多应用任务的WSN中间件系统架构设计 235

10.5.2 多应用任务的WSN中间件系统实现 237

练习题 239

第11章 无线传感器网络数据融合与管理技术 241

11.1 无线传感器网络的数据融合概述 241

11.1.1 无线传感器网络中的数据融合 241

11.1.2 无线传感器网络中数据融合的层次结构 242

11.1.3 基于信息抽象层次的数据融合模型 242

11.2 无线传感器网络的数据融合技术与算法 244

11.2.1 传感器网络数据传输及融合技术 244

11.2.2 多传感器数据融合算法 247

11.2.3 传感器网络数据融合路由算法 249

11.3 无线传感器网络数据管理技术 251

11.3.1 传感器网络中的数据管理概述 251

11.3.2 无线传感器网络数据管理的关键技术 252

11.4 基于策略和代理的无线传感器网络数据管理架构 257

11.5 现有传感器网络数据管理系统简介 260

练习题 262

第12章 无线传感器网络应用系统典型案例详解 263

12.1 基于无线传感器网络的远程医疗监护系统设计 263

12.1.1 无线传感器网络的远程医疗监护系统概述 263

12.1.2 无线传感器网络的远程医疗监护系统硬件设计 265

12.1.3 无线监护传感器节点的底层代码设计 274

12.2 基于无线传感器网络的光强环境监测系统设计 283

12.2.1 环境监测系统需求分析 283

12.2.2 系统结构体系设计 284

12.2.3 系统功能模块设计 285

12.2.4 系统实现 288

参考文献 299