基本介紹
- 書名：無線感測器網路技術及其套用
- 作者：王汝傳、孫力娟
- ISBN：978-7-115-24987-6
- 頁數：380頁
- 定價：48.00元
- 出版時間：2011年4月
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容提要,作者簡介,圖書目錄,
內容提要
本書介紹了無線感測器網路研究領域中的相關技術和套用，共11章，內容涵蓋無線感測器網路的物理層及信道接入技術，路由、覆蓋與拓撲控制技術，定位、跟蹤與時間同步技術，網路安全和數據管理技術，短距離低功耗無線通信協定標準，無線感測器網路作業系統等方面。本書還重點介紹了無線感測器網路中間件技術、物聯網環境下的無線感測器網路接入技術、感測器節點的硬體設計，最後介紹了多個典型的無線感測器網路的套用實例。本書在編寫上既重視基礎知識，又跟蹤前沿技術；既具有學術深度，又具有教材的系統性和可讀性。
本書可以作為普通高等院校物聯網、感測器網路通信工程、電子信息、計算機等專業高年級本科生和研究生的教材，也可作為無線感測器網路領域的研究人員及廣大對無線感測器網路感興趣的工程技術人員的參考書。
作者簡介
王汝傳，安徽合肥人，現為南京郵電大學計算機科學與技術系教授、博士生導師，西安電子科技大學兼職教授，蘇州大學計算機套用技術博士點兼職博士生導師，全國計算機繼續教育研究會副理事長，全國高等學校計算機教育研究會理事，江蘇省計算機繼續教育委員會理事長，江蘇省計算機與通信專業委員會副主任，江蘇省計算機輔助設計和圖形學專委會副主任，全國虛擬現實技術專委會委員。國家自然科學基金評審專家、江蘇省學科評議專家，江蘇省科技成果評審專家，江蘇省軟體行業評審專家，江蘇省智慧財產權戰略評審諮詢專家,江蘇省信息產業規劃科技諮詢專家, 中國通信發展論壇專家委員會專家、信息產業部電子信息產業發展基金評審專家等。
圖書目錄
第1章 無線感測器網路概述 1
1.1 無線感測器網路的基本概念 1
1.2 無線感測器網路的體系結構 2
1.3 無線感測器網路的基本特點 4
1.4 無線感測器網路的發展現狀與趨勢 5
1.5 無線感測器網路面臨的挑戰 7
1.6 無線感測器網路的套用領域 8
參考文獻 11
課後習題 11
第2章 物理層及信道接入技術 12
2.1 物理層相關技術 12
2.1.1 頻率分配 12
2.1.2 物理層設計 13
2.2 信道接入技術 14
2.2.1 無線感測器網路信道接入概述 14
2.2.2 基於競爭的信道接入技術 16
2.2.3 基於固定分配的信道接入技術 22
2.2.4 按需分配的信道接入技術 27
2.2.5 無線感測器網路信道接入技術面臨的挑戰 28
2.3 IEEE 802.15.4標準 28
2.4 ZigBee標準 32
參考文獻 39
課後習題 39
第3章 路由、覆蓋與拓撲技術 40
3.1 無線感測器網路路由 40
3.1.1 無線感測器網路路由概述 40
3.1.2 路由協定設計的關鍵問題 41
3.1.3 簡單的無結構路由協定 42
3.1.4 樹類路由協定 46
3.1.5 地理路由協定 50
3.1.6 無線感測器網路路由協定比較 53
3.2 無線感測器網路拓撲控制技術 55
3.2.1 拓撲控制技術概述 55
3.2.2 拓撲控制的意義 56
3.2.3 拓撲控制的設計目標 57
3.2.4 功率控制技術 58
3.2.5 典型的層次型拓撲控制方法 59
3.2.6 拓撲控制中的休眠調度技術 61
3.3 無線感測器網路覆蓋技術 63
3.3.1 無線感測器網路覆蓋算法設計思路及性能評價標準 63
3.3.2 無線感測器網路覆蓋感知模型 64
3.3.3 無線感測器網路覆蓋算法分類 65
3.3.4 典型的無線感測器網路覆蓋算法與協定 66
參考文獻 70
課後習題 73
第4章 無線感測器網路定位、跟蹤與時間同步技術 74
4.1 無線感測器網路定位技術 74
4.1.1 無線感測器網路測距技術 75
4.1.2 無線感測器網路定位機制與性能評價標準 77
4.1.3 現有無線感測器網路定位方法 80
4.2 無線感測器網路跟蹤技術 89
4.2.1 無線感測器網路跟蹤技術概述 89
4.2.2 無線感測器網路目標跟蹤的基本過程 90
4.3 無線感測器網路時間同步技術 91
4.3.1 時間同步模型 91
4.3.2 時間同步協定 95
參考文獻 102
課後習題 103
第5章 無線感測器網路安全 104
5.1 無線感測器網路安全問題概述 104
5.1.1 安全需求 104
5.1.2 攻擊與威脅 106
5.1.3 跨層的安全框架 108
5.2 無線感測器網路中的密碼學理論 108
5.2.1 密碼算法的選擇 108
5.2.2 密鑰管理 110
5.2.3 安全協定 113
5.3 無線感測器網路安全防護技術 116
5.3.1 安全認證技術 116
5.3.2 訪問控制技術 117
5.3.3 安全通信與路由技術 118
5.3.4 安全定位與時鐘同步技術 119
5.3.5 入侵檢測、容侵容錯技術 121
5.4 無線感測器網路的發展與安全趨勢 123
5.4.1 車載感測網路及其安全性 123
5.4.2 物聯網及其安全性 124
參考文獻 126
課後習題 129
第6章 無線感測器網路作業系統 130
6.1 無線感測器網路作業系統概述 130
6.2 TinyOS作業系統 130
6.2.1 nesC語言基礎 131
6.2.2 TinyOS的組件模型 139
6.2.3 TinyOS的通信模型 140
6.2.4 TinyOS 1.0的安裝與調試 141
6.2.5 TinyOS 2.0的安裝與調試 145
6.2.6 TinyOS的典型套用分析 147
6.3 MantisOS作業系統 150
6.3.1 MantisOS簡介 150
6.3.2 MantisOS的體系架構 150
6.3.3 MantisOS應用程式開發與發布 153
6.4 SOS作業系統 158
6.4.1 SOS簡介 158
6.4.2 系統架構 159
6.4.3 SOS的通信機制 162
6.4.4 SOS應用程式開發與發布 164
6.5 無線感測器網路作業系統的主要技術挑戰 166
參考文獻 168
課後習題 168
第7章 無線感測器網路中間件 169
7.1 無線感測器中間件體系結構及功能 169
7.1.1 通用的中間件體系結構及功能 169
7.1.2 體系結構設計原則 172
7.1.3 已有的不同無線感測器網路中間件體系結構 173
7.2 典型的無線感測器網路中間件 177
7.2.1 Impala 177
7.2.2 MiLAN 181
7.2.3 AMF 183
7.2.4 DSWare 184
7.2.5 MSM 186
7.2.6 DFuse 187
7.2.7 SensorWare 188
7.2.8 Agilla 191
7.2.9 TinyDB 192
7.3 基於Agent的無線感測器網路中間件DisWare 194
7.3.1 DisWare體系結構 194
7.3.2 DisWare關鍵技術 196
7.3.3 DisWare中間件 198
7.4 DisWare中間件平台軟體MeshIDE 201
7.4.1 無線感測器網路集成開發平台MeshIDE概述 202
7.4.2 無線感測器網路集成開發平台MeshIDE for TinyOS 202
7.4.3 無線感測器網路集成開發平台MeshIDE for DisWare 210
7.5 無線多媒體感測器網路中間件技術 214
7.5.1 無線多媒體感測器網路的概述 214
7.5.2 無線多媒體感測器網路中間件的特點 216
7.5.3 基於Agent的無線多媒體感測器網路中間件體系結構 217
參考文獻 219
課後習題 220
第8章 無線感測器網路數據管理技術 221
8.1 無線感測器網路數據管理的基本概念 221
8.1.1 以數據為中心的無線感測器網路資料庫 221
8.1.2 無線感測器網路數據管理系統的特殊性及設計目標 222
8.1.3 無線感測器網路數據管理技術的研究熱點 224
8.2 無線感測器網路數據管理的關鍵技術 225
8.2.1 無線感測器網路數據存儲結構 225
8.2.2 數據查詢處理技術 228
8.2.3 數據壓縮技術 232
8.2.4 數據融合技術 234
8.3 現有感測器網路數據管理系統介紹 237
8.3.1 TinyDB系統 237
8.3.2 Cougar系統 239
8.3.3 現有無線感測器網路數據管理系統分析 241
8.4 無線感測器網路數據管理系統DiswareDM 242
8.4.1 基於移動Agent中間件的感測器網路數據管理概述 242
8.4.2 DiswareDM整體功能和系統結構設計 245
8.4.3 DiswareDM系統的詳細設計 249
8.4.4 DiswareDM的系統功能 253
參考文獻 256
課後習題 258
第9章 物聯網環境下的無線感測器網路接入技術 259
9.1 基於無線感測器網路的多網路融合系統結構 259
9.2 多種無線感測器網路接入技術的比較 260
9.2.1 現有接入技術概述 260
9.2.2 面向乙太網的無線感測器網路接入技術 262
9.2.3 面向無線區域網路的無線感測器網路接入技術 264
9.2.4 面向移動通信網的無線感測器網路接入技術 269
9.3 多網路融合網關硬體設計 271
9.3.1 多網路融合網關硬體總體結構設計 272
9.3.2 通信模組設計 276
9.3.3 外圍套用電路設計 283
9.4 多網路融合網關數據傳輸方式的設計與實現 288
9.4.1 多網路融合網關與無線感測器網路節點的數據傳輸 288
9.4.2 多網路融合網關接入外部基礎設施網路的實現 289
參考文獻 291
課後習題 291
第10章 無線感測器網路硬體設計 292
10.1 無線感測器網路硬體節點設計 292
10.1.1 無線感測器網路節點設計技術概述 292
10.1.2 中央處理模組 295
10.1.3 高頻無線通信模組 299
10.1.4 感測模組 304
10.1.5 能量供應模組 305
10.1.6 節點外圍功能模組 307
10.1.7 典型的無線感測器網路節點 310
10.1.8 無線感測器網路節點開發套件 314
10.2 面向套用的多媒體感測器網路節點 317
10.2.1 無線多媒體感測器網路節點總體架構 317
10.2.2 無線音頻感測器節點設計與實現 320
10.2.3 無線圖像感測器節點設計與實現 325
10.2.4 無線視頻感測器節點設計與實現 331
10.3 無線感測器網路低功耗硬體設計技術 336
10.3.1 無線感測器網路能耗問題概述 336
10.3.2 MEMS技術基本原理 337
10.3.3 MEMS通信設計理論 338
10.3.4 無線感測器網路硬體供能模組設計 339
參考文獻 340
課後習題 341
第11章 無線感測器網路的套用 342
11.1 無線感測器網路在農業中的套用 342
11.1.1 套用背景描述 342
11.1.2 無線感測器網路套用於農業中的主要關鍵技術 343
11.1.3 面向智慧型化溫室種植的無線感測器網路監測系統 345
11.2 無線感測器網路在智慧型交通的套用 348
11.2.1 套用背景概述 348
11.2.2 採集感測器選擇 348
11.2.3 無線感測器網路在智慧型交通系統的套用 351
11.3 基於無線感測器網路的醫療健康護理系統 352
11.3.1 套用背景概述 352
11.3.2 總體系統架構 354
11.3.3 無線醫療感測節點的設計與實現 354
11.3.4 無線感測器網路網關設備的設計與實現 358
11.3.5 泛在無線醫療信息感測系統的設計與實現 360
11.4 基於無線多媒體感測器網路的智慧型家居系統 363
11.4.1 套用背景概述 363
11.4.2 基於無線多媒體感測器網路的智慧型家居場景設計 365
11.4.3 智慧型家居系統實現流程 366
11.4.4 節點片上程式設計 366
11.4.5 基站節點的設計與實現 373
11.4.6 電器控制節點的設計與實現 374
11.4.7 基站上位機控制端軟體設計 376
參考文獻 379
課後習題 380
