第1章 无线传感器网络概述 1
1．1 传感器网络体系结构 1
1．2 无线传感器网络的特征 4
1．2．1 与现有无线网络的区别 4
1．2．2 传感器节点的限制 4
1．2．3 无线传感器网络的特点 5
1．3 无线传感器网络的应用及关键技术 6
1．3．1 无线传感器网络的应用 6
1．3．2 无线传感器网络的发展现状 8
1．3．3 无线传感器网络的关键技术 8
1．3．4 面临挑战 11
1．4 主流无线传感器网络仿真平台 12
1．4．1 基于通用网络的仿真平台 12
1．4．2 基于TinyOS的仿真平台 12
1．4．3 仿真平台比较 13
第2章 拓扑控制 15
2．1 概述 15
2．1．1 覆盖 16
2．1．2 连通 16
2．1．3 网络生命期 16
2．1．4 吞吐能力 16
2．1．5 干扰和竞争 17
2．1．6 网络延迟 17
2．1．7 拓扑性质 17
2．2 功率控制 17
2．2．1 基于节点度的功率控制 17
2．2．2 基于方向的功率控制 18
2．2．3 基于邻近图的功率控制 18
2．2．4 XTC算法 19
2．3 层次性拓扑结构控制 20
2．3．1 LEACH算法 20
2．3．2 TopDisc算法 21
2．3．3 GAT算法 24
2．4 启发机制 24
2．4．1 STEM算法 25
2．4．2 ASCENT算法 25
2．5 传感器网络的覆盖控制 26
2．5．1 基于虚拟势场力的传感器网络区域覆盖控制 26
2．5．2 基于市场竞争行为的无线传感器网络连接与覆盖算法 27
2．6 小结 31
第3章 无线传感器网络关键技术 32
3．1 无线传感器网络的路由技术 32
3．1．1 路由协议的分类 33
3．1．2 能量感知路由协议 35
3．1．3 基于查询路由 36
3．1．4 地理位置路由 40
3．1．5 基于QoS的路由 42
3．1．6 路由协议自主切换 44
3．2 无线传感器网络的链路层技术 47
3．2．1 能量受限带来的问题 47
3．2．2 由多跳共享带来的问题 47
3．2．3 由大规模自组织要求带来的问题 48
3．2．4 无线传感器网络MAC协议 49
3．2．5 基于竞争的MAC协议 49
3．2．6 基于时分复用的MAC协议 55
3．2．7 其他类型的MAC协议 59
3．3 ZigBee概述 61
3．3．1 ZigBee与IEEE802．15．4 61
3．3．2 ZigBee与IEEE802．15．4的区别 61
3．3．3 ZigBee协议框架 62
3．3．4 ZigBee的技术特点 63
3．3．5 网络层规范 64
3．3．6 应用层规范 68
3．4 小结 70
第4章 定位技术 71
4．1 定位技术概念、分类和一些常见算法 72
4．1．1 无线传感器网络定位技术概念 72
4．1．2 节点位置计算的常见方法 72
4．2 定位算法分类 74
4．3 基于距离的定位 74
4．3．1 基于TOA的定位 75
4．3．2 基于TDOA的定位 75
4．3．3 基于AOA的定位 76
4．3．4 基于RSSI的定位 78
4．4 与距离无关定位算法 78
4．4．1 质心定位算法 79
4．4．2 DV-Hop算法 80
4．4．3 APIT算法 81
4．4．4 凸规划定位算法 84
4．5 小结 85
第5章 目标跟踪技术 86
5．1 目标跟踪的基本原理及跟踪策略设计要考虑的问题 87
5．1．1 无线传感器网络中目标跟踪的基本原理 87
5．1．2 无线传感器网络跟踪策略设计要考虑的问题 88
5．2 点目标跟踪 88
5．2．1 双元检测协作跟踪 88
5．2．2 信息驱动协作跟踪 90
5．2．3 传送树跟踪算法 92
5．3 面目标跟踪 94
5．3．1 对偶空间转换 94
5．3．2 对偶空间跟踪算法 95
5．4 小结 96
第6章 时间同步技术 97
6．1 无线传感器网络时间同步机制 97
6．1．1 影响无线传感器网络时间同步的关键因素 97
6．1．2 无线传感器网络时间同步机制的基本原理 98
6．2 现有时间同步技术分析 100
6．2．1 基于接收者和接收者的时间同步机制 100
6．2．2 基于发送者和接收者的双向时间同步机制 102
6．2．3 基于发送者和接收者的单向时间同步机制 105
6．3 时间同步算法设计 107
6．4 小结 109
第7章 安全技术 110
7．1 概述 110
7．2 无线传感器网络中的安全问题 110
7．2．1 通信安全需求 111
7．2．2 信息安全需求 111
7．3 无线传感器网络的安全性分析 112
7．3．1 无线传感器网络的安全挑战 112
7．3．2 无线传感器网络中的威胁分析与对策 112
7．4 无线传感器网络的安全管理体系 116
7．4．1 预共享密钥分配模型 117
7．4．2 随机密钥预分配模型 118
7．4．3 基于位置的密钥预分配模型 124
7．4．4 其他 124
7．5 无线传感器网络的入侵检测技术 125
7．5．1 入侵检测技术概述 125
7．5．2 三种入侵检测方案的工作原理 125
7．6 小结 128
第8章 硬件平台设计 129
8．1 无线传感器网络的硬件开发概述 129
8．1．1 硬件系统的设计特点与要求 129
8．1．2 硬件系统的设计内容 130
8．2 节点的硬件设计 131
8．2．1 处理器模块 131
8．2．2 传感器模块 132
8．2．3 通信模块 133
8．2．4 电源模块 134
8．2．5 外围模块 135
8．3 传感器节点设计实例 136
8．3．1 节点系列简介 136
8．3．2 Mica系列传感器设计分析 139
8．4 小结 141
参考文献 143