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