第28章 分布式传感器网络的位置中心联网技术 737
28.1 引言 737
28.2 位置中心计算 739
28.3 网络模型 741
28.4 位置中心联网技术 741
28.4.1 UW-API 742
28.4.2 UW-Routing 745
28.5 目标跟踪应用 749
28.6 试验平台评估 753
28.6.1 控制信息与有效载荷信息之间的关系 755
28.6.2 区域内信息与转发的区域外信息之间的关系 756
28.6.3 每个节点占用的全部带宽 758
参考文献 759
第29章 定向传播 761
29.1 引言 761
29.2 传感器网络编程 762
29.2.1 发布／订阅API 762
29.2.2 概念命名 763
29.2.3 命名匹配 764
29.3 定向传播协议簇 766
29.3.1 两相牵引传播 767
29.3.2 推进传播 770
29.3.3 单相牵引传播 771
29.3.4 用地理信号来限制洪泛 772
29.4 促进网络内部处理 773
29.4.1 执行滤波器 774
29.5 评估 777
29.5.1 实现经验 777
29.5.2 传播设计选择评估 777
29.5.3 网内处理的评估 784
29.5.4 不同传播算法的应用性能 789
29.6 相关工作 793
29.7 结论 793
致谢 794
参考文献 794
第30章 数据安全前景 797
30.1 引言 797
30.2 数据安全威胁 797
30.3 安全需求 799
30.3.1 机密性 799
30.3.2 消息认证 799
30.3.3 有效性 800
30.3.4 认可 800
30.4 约束 800
30.4.1 有限的电池能量 801
30.4.2 有限的计算能力 801
30.4.3 有限的通信能力 801
30.4.4 传感器设备的无人值守特性 802
30.5 建立解决方案 802
30.5.1 物理层 802
30.5.2 链路层 803
30.5.3 网络层 803
30.5.4 传输层及其上面各层 804
30.5.5 密钥管理 804
30.6 安全机制 806
30.6.1 LPD/LPI 806
30.6.2 加密 807
30.6.3 消息认证 810
30.6.4 密钥管理 813
30.7 其他资源 816
30.8 总结 816
参考文献 817
第31章 服务质量测度 820
31.1 服务系统 820
31.1.1 服务系统的构成 820
31.1.2 顾客满意度 822
31.1.3 资源与需求的影响 824
31.2 网络中的服务质量（QoS） 825
31.2.1 引言 826
31.2.2 网络QoS测度的特征 827
31.3 提供服务质量的系统方法 829
31.3.1 基于排队模型的性能分析 830
31.3.2 基于大偏差理论的性能分析 831
31.4 案例研究 834
31.4.1 例1：利用排队网络分析QoS测度中的时延与抖动 834
31.4.2 例2：利用流体模型分析QoS测度中的信息丢包概率 837
31.5 结束语 840
参考文献 840
第32章 分布式传感器网络的后台程序 842
32.1 引言 842
32.2 网络后台程序 844
32.3 广域网的后台程序 847
32.3.1 路径计算 847
32.3.2 吞吐稳定性的传输控制 854
32.4 Ad Hoc移动网络的后台程序 859
32.4.1 全时连通性概念 860
32.4.2 CTIME协议 862
32.4.3 实验结果 866
32.5 结论 871
致谢 873
参考文献 873
Ⅴ 能量管理 877
第33章 能量感知传感器系统的设计 877
33.1 引言 877
33.2 能耗的来源 878
33.3 优化功耗：系统设计的不同阶段 880
33.4 节能技术 881
33.4.1 调节供电电压、频率及门限电压 882
33.4.2 关断空闲元件 884
33.4.3 计算任务的转移 891
33.4.4 能量感知路由 892
33.5 结论 893
参考文献 893
第34章 操作系统能量管理 896
34.1 引言 896
34.1.1 针对CPU的DPM 897
34.1.2 针对I/O的DPM 897
34.2 面向处理器节点的能量管理 898
34.2.1 LEDF算法 899
34.2.2 应用测试 901
34.2.3 实验结果 903
34.3 面向I/O设备节点的能量管理 909
34.3.1 具有两种状态的I/O设备的最优设备调度 909
34.3.2 在线设备调度 925
34.3.3 多状态I/O设备的低功耗设备调度 928
34.3.4 实验结果 933
34.4 结论 937
致谢 938
参考文献 938
第35章 传感器数据通信的一种测能方法 940
35.1 引言 940
35.2 系统构想 942
35.3 基于缓存的通信方式 944
35.4 实验结果 948
35.5 空间相关性 952
35.6 相关工作 956
35.7 结论 957
致谢 957
参考文献 958
第36章 微传感器网络中以编译器为导向的通信能耗优化 960
36.1 引言和研究目的 960
36.2 高层体系结构 962
36.2.1 语言支持 963
36.3 通信优化 964
36.3.1 数据分解和并行处理 964
36.3.2 简单通信 966
36.3.3 信息矢量化 968
36.3.4 信息合并 969
36.3.5 信息聚合 970
36.3.6 内部循环体的优化 971
36.4 实验设置 972
36.4.1 基准代码 972
36.4.2 能耗模型 973
36.5 结果 974
36.5.1 能量分解 975
36.5.2 灵敏度分析 978
36.5.3 内部循环体信息优化的影响 982
36.5.4 通信与计算相重叠时的影响 984
36.5.5 通信误差 987
36.6 编译器算法 988
36.7 结论与展望 990
参考文献 991
第37章 无线传感器网络中以传感器为中心的路由 993
37.1 引言 993
37.2 以传感器为中心的可靠路由 995
37.3 可靠路由的模型 996
37.4 结果 999
37.4.1 复杂度结果 999
37.4.2 分析结果 1000
37.5 路径缺陷 1003
37.5.1 评估标准 1003
37.5.2 启发式方法 1006
37.6 仿真结果 1007
37.6.1 算法分析 1008
37.7 结论 1011
致谢 1011
参考文献 1011
Ⅵ 自适应任务分派 1015
第38章 传感器网络的查询处理 1015
38.1 引言 1015
38.2 传感器网络查询处理的体系结构 1018
38.2.1 构架总览 1019
38.2.2 查询介绍及其优化 1020
38.2.3 查询语言 1021
38.2.4 查询分发和结果收集 1024
38.2.5 查询处理 1026
38.3 传感器网络的特殊技术和优化 1028
38.3.1 寿命 1028
38.3.2 推进计算 1030
38.3.3 跨层交互 1031
38.3.4 获取式查询处理 1032
38.4 数据收集实验 1034
38.4.1 伯克利植物园的配置 1034
38.4.2 仿真试验 1036
38.5 相关工作 1039
38.5.1 Ad Hoc网络 1039
38.5.2 分布式查询处理 1040
38.6 结论与未来挑战 1040
38.6.1 适应性 1041
38.6.2 嵌套查询、多对多通信和其他分布式程序原语 1042
38.6.3 多查询优化 1043
38.6.4 异构网络 1043
致谢 1043
参考文献 1044
第39章 自动软件重构 1047
39.1 问题描述 1047
39.2 资源限制 1048
39.3 应用实例 1050
39.4 分布式动态链接 1052
39.5 分类器交换 1056
39.6 可靠性 1060
39.7 相关方法 1062
39.8 总结 1065
致谢与免责声明 1065
参考文献 1065
第40章 移动代码支持 1067
40.1 问题描述 1067
40.2 移动代码模型 1067
40.3 分布式动态链接 1070
40.4 后台程序执行 1072
40.5 应用程序接口 1081
40.6 相关工作 1085
40.7 总结 1087
致谢与免责声明 1087
参考文献 1087
第41章 传感器网络协同处理中的移动代理框架 1089
41.1 引言 1089
41.2 基于移动代理的分布式计算 1090
41.2.1 移动代理属性与寿命 1091
41.2.2 性能评估 1093
41.3 移动代理框架（MAF） 1099
41.4 应用实例 1101
41.4.1 本地处理结果的格式 1101
41.4.2 集成算法 1103
41.4.3 移动代理路线 1106
41.5 总结 1107
参考文献 1107
第42章 分布式服务 1110
42.1 引言 1110
42.2 分布式服务的目的和意义 1111
42.3 分布式服务的现状 1112
42.4 一种分布式传感器系统体系结构 1114
42.5 以数据为中心的网络协议 1117
42.6 自组织传感器应用的分布式服务 1118
42.6.1 可重构的智能节点 1119
42.6.2 查找服务 1120
42.6.3 合成服务 1121
42.6.4 适应服务 1123
42.6.5 查找服务的API 1123
42.7 应用系统 1125
42.7.1 通用移动对象模型 1126
42.7.2 协同信号处理 1130
42.8 结论 1132
致谢 1133
参考文献 1133
第43章 自适应主动查询 1135
43.1 引言 1135
43.2 随机游走式主动查询 1137
43.2.1 在非结构化的对等网络中搜索 1138
43.2.2 传闻路由 1139
43.2.3 获取 1141
43.3 定向主动查询 1144
43.3.1 源路由与曲线路由 1144
43.3.2 基于学习的有效传感网络查询（LEQS） 1144
43.3.3 地理转发 1146
43.3.4 传感驱动查询 1146
43.4 结论 1147
参考文献 1148
Ⅶ 自组织 1151
第44章 自组织需求 1151
44.1 问题描述 1151
44.2 自上而下的控制 1152
44.3 自下而上的重构 1155
44.4 自组织模型 1158
44.5 总结 1159
致谢 1160
参考文献 1160
第45章 突发事件 1162
45.1 问题描述 1162
45.2 连续模型 1164
45.3 离散模型 1167
45.4 病态行为的特征 1169
45.5 总结 1170
致谢与免责声明 1170
参考文献 1170
第46章 生物原型 1173
46.1 背景 1173
46.1.1 生物原型特性 1173
46.1.2 为什么应用于无线传感器网络 1174
46.1.3 生物样本模型 1175
46.2 所用工具 1176
46.2.1 细胞自动机 1176
46.2.2 Cantor 1177
46.3 蚂蚁信息素模型 1178
46.3.1 怎样修改生物模型 1178
46.3.2 Dorigo的工作 1179
46.3.3 Dorigo工作的不同之处 1179
46.3.4 路由问题的应用 1179
46.3.5 所用工具 1180
46.3.6 参数推导 1183
46.3.7 误差探究 1187
46.3.8 信息素的工作原理 1188
46.3.9 谣传 1192
46.4 总结 1194
致谢与免责声明 1195
参考文献 1195
第47章 物理和化学 1196
47.1 引言 1196
47.1.1 无线传感器网络 1196
47.1.2 无线传感器网络中的路由 1197
47.2 关于物理和化学中两个例子的讨论 1197
47.2.1 Ising模型 1198
47.2.2 分形 1200
47.3 建模工具 1203
47.3.1 细胞自动机背景 1203
47.3.2 Cantor工具 1204
47.4 理想化的仿真场景 1204
47.5 在无线传感器网络中应用物理和化学模型 1206
47.5.1 玻璃自旋模型 1206
47.5.2 多分形 1210
47.6 协议比较和讨论 1214
致谢与免责声明 1216
参考文献 1216
第48章 移动Ad Hoc传感器网络能量感知路由的整体智能 1217
48.1 引言 1217
48.1.1 人造生命 1217
48.1.2 基于环境的交流 1218
48.1.3 蚂蚁的踪迹 1218
48.2 用于路径搜索的智能蚂蚁 1219
48.2.1 路由表 1220
48.2.2 数据包的路由 1220
48.2.3 饱和值 1221
48.2.4 概率的修改 1221
48.2.5 算法 1223
48.3 结果 1223
48.3.1 路径的建立 1224
48.3.2 能量分布 1225
48.3.3 能量获取方式 1227
48.3.4 噪声的影响 1227
48.4 结论 1228
参考文献 1228
第49章 随机网络与渗透理论 1231
49.1 符号 1231
49.2 背景 1232
49.3 图论 1234
49.4 Erd？s-Rényi图 1236
49.5 小世界图 1237
49.6 无尺度图 1242
49.7 渗透理论 1247
49.8 Ad Hoc无线网络 1249
49.9 群集系数 1252
49.10 相互关系 1257
49.11 索引结构 1263
49.12 图形分割 1264
49.13 预期的跳数 1266
49.14 概率矩阵的特征 1273
49.15 网络的冗余性和可靠性 1275
49.16 承受攻击的能力 1283
49.17 临界值 1284
49.18 总结 1285
致谢与免责声明 1285
参考文献 1286
第50章 多跳移动环境中的通信链接行为 1287
50.1 引言 1287
50.2 相关工作 1288
50.3 链接特性 1290
50.3.1 链接的期望寿命 1292
50.3.2 链接寿命分布 1296
50.3.3 新链接的期望到达率 1299
50.3.4 新链接交叉到达的时间分布 1302
50.3.5 链接的期望变化率 1305
50.3.6 链接中断交叉到达时间的分布 1306
50.3.7 链接变化交叉到达时间的分布 1308
50.3.8 相邻节点的期望数目 1311
50.4 仿真 1311
50.5 链接特性的应用 1315
50.6 结论 1317
附录50A 1318
50.A1 υ，φ和α的联合概率密度 1318
参考文献 1322
Ⅷ 系统控制 1324
第51章 分布式传感器网络控制层次结构范例 1324
51.1 引言 1324
51.2 Petri网络 1325
51.3 层次结构模型 1326
51.3.1 综述及术语 1326
51.3.2 操作指令 1329
51.3.3 网络通信 1330
51.3.4 协作感知 1331
51.4 控制规范 1332
51.5 控制器设计 1333
51.5.1 FSM控制器 1333
51.5.2 矢量加法控制器 1336
51.5.3 基于Petri网的控制 1338
51.5.4 三个控制器的性能及其比较 1340
51.6 案例研究 1349
51.6.1 仿真结果 1349
51.7 讨论和结论 1350
致谢与免责声明 1351
参考文献 1351
附录 1352
51A.1 可控转换 1352
51A.2 不可控转换 1357
51A.3 Petri网络控制器执行 1359
51A.4 FSM和矢量控制器执行 1363
51A.5 监测网络Petri网设备模型 1368
Ⅸ 工程案例 1372
第52章 SenSoft：协作传感器网络的开发 1372
52.1 引言 1372
52.2 传感器信息技术系统结构概述 1372
52.3 硬件平台原型 1374
52.4 SenSoft的体系结构框架 1375
52.5 软件基础结构 1377
52.6 SenSoft信号处理 1380
52.7 组件交互 1382
52.8 范例 1383
52.9 总结 1389
参考文献 1390
第53章 清洗传感器数据的统计学方法 1391
53.1 引言 1391
53.2 贝叶斯估计和有噪传感器 1393
53.3 误差模型和先验知识 1395
53.4 减少不确定性 1396
53.5 传统查询估值和有噪传感器 1398
53.6 查询有噪传感器 1399
53.6.1 类别Ⅰ 1399
53.6.2 类别Ⅱ 1400
53.6.3 类别Ⅲ 1401
53.6.4 积分的逼近 1402
53.7 时空相关性和无线传感器 1402
53.8 建模和相关性 1403
53.9 在线分布式学习 1406
53.10 异常值探测和丢失值恢复 1409
53.11 未来研究方向 1411
参考文献 1412
第54章 针对濒危物种的植物监测 1414
54.1 引言 1414
54.2 监测系统 1416
54.3 植物监测的典型研究 1418
54.4 传感器网络 1419
54.5 数据特性和传感器需求 1421
54.5.1 气象数据 1421
54.5.2 土壤数据 1422
54.5.3 图像 1422
54.5.4 事件监测 1422
54.6 空间和时间标准：不同的监测需求 1423
54.7 网络特性 1424
54.8 布设问题 1426
54.9 数据使用 1427
参考文献 1428
第55章 无线网状网的分布式传感器应用设计 1429
55.1 引言 1429
55.2 网状网组网技术的特点 1430
55.2.1 开发者在设计上需要考虑的问题 1431
55.3 几种主流网络拓扑结构的比较 1432
55.3.1 信息在总线型网络中的传输 1433
55.3.2 信息在星型网络中的传输 1434
55.3.3 信息在网状网中的传输 1434
55.4 设计实际网状网的基本指导方针 1435
55.4.1 典型网状网的一些参数 1437
55.5 网状网应用设计实例 1438
55.5.1 用分布式传感器来装备水处理工厂 1438
55.5.2 设计使用无线网状网的过程控制系统 1441
55.5.3 使用叶节点监测卡车货运 1444
55.5.4 无线网状安全系统的设计 1449
55.5 应用设计的成功方法 1452
参考文献 1452
Ⅹ 波束形成 1456
第56章 波束形成 1456
56.1 引言 1456
56.1.1 历史背景 1456
56.1.2 窄带波束形成和宽带波束形成的对比 1458
56.1.3 窄带波形的波束形成 1460
56.1.4 宽带波形的波束形成 1466
56.2 DOA估计和源定位 1468
56.2.1 射频信号 1469
56.2.2 声／震信号 1471
56.3 阵列系统性能分析及鲁棒性设计 1481
56.3.1 声源的计算机仿真结果 1481
56.3.2 用于信源定位的CRB 1484
56.3.3 传感器阵列的鲁棒性设计 1492
56.4 两个宽带波束形成系统的实现 1496
56.4.1 使用子带方法实现的雷达宽带波束形成器 1496
56.4.2 声学宽带波束形成器的iPAQS实现 1498
参考文献 1501