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本書全面論述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法和最新研究成果。全書共11章，對涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)部署、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)定位、目標(biāo)跟蹤、路由協(xié)議、數(shù)據(jù)融合、擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)安全等問題進(jìn)行了深入研究，并以TinyOS為基礎(chǔ)詳細(xì)介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，最后通過實(shí)例說明了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工程設(shè)計(jì)方法。
本書可供無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究人員和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工程師參考，也可作為高等學(xué)校、研究院所信息與控制領(lǐng)域的本科生和研究生課程的教材。

序
前言
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定義
1.2.2 系統(tǒng)組成
1.2.3 網(wǎng)絡(luò)模型
1.3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
1.4 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
1.5 網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)與性能評價(jià)
1.5.1 網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
1.5.2 性能評價(jià)
1.6 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
1.7 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)
1.8 主要研究內(nèi)容
1.9 內(nèi)容組織
參考文獻(xiàn)
第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署
2.1 概述
2.2 覆蓋及評價(jià)指標(biāo)
2.2.1 基本假設(shè)
2.2.2 覆蓋及優(yōu)化
2.2.3 覆蓋問題分類
2.2.4 網(wǎng)絡(luò)覆蓋評價(jià)指標(biāo)
2.3 覆蓋模型與區(qū)域覆蓋概率
2.3.1 基本概念
2.3.2 感知、通信和連通覆蓋的物理模型
2.3.3 感知、通信和連通覆蓋的數(shù)學(xué)模型
2.3.4 區(qū)域隨機(jī)覆蓋概率與覆蓋數(shù)
2.3.5 節(jié)點(diǎn)覆蓋的隨機(jī)分布函數(shù)
2.3.6 一維區(qū)域傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋的分布實(shí)驗(yàn)
2.4 一維區(qū)域節(jié)點(diǎn)覆蓋模型
2.4.1 一維區(qū)域定義
2.4.2 節(jié)點(diǎn)覆蓋模型
2.4.3 一維區(qū)域覆蓋
2.5 二維區(qū)域節(jié)點(diǎn)覆蓋模型
2.5.1 正六邊形節(jié)點(diǎn)覆蓋模型
2.5.2 節(jié)點(diǎn)通信半徑
2.5.3 鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)與連通圖的分形
2.5.4 區(qū)域的最小覆蓋
2.6 三維區(qū)域節(jié)點(diǎn)覆蓋模型
2.6.1 正六面體節(jié)點(diǎn)覆蓋模型
2.6.2 切頂八面體節(jié)點(diǎn)覆蓋模型
2.6.3 相對于感知范圍的通信半徑
參考文獻(xiàn)
第3章 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?br />3.1 概述
3.1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及分類
3.1.2 拓?fù)淇刂蒲芯績?nèi)容
3.2 拓?fù)淇刂圃O(shè)計(jì)原則與算法評價(jià)
3.2.1 網(wǎng)絡(luò)能耗模型
3.2.2 拓?fù)淇刂茀f(xié)議設(shè)計(jì)原則
3.2.3 拓?fù)淇刂扑惴ㄔu價(jià)
3.3 功率控制算法
3.3.1 相關(guān)研究
3.3.2 XTC算法
3.4 睡眠調(diào)度算法
3.4.1 相關(guān)研究
3.4.2 CCP算法
3.4.3 SPAN算法
3.4.4 HEED算法
3.5 層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?br />3.5.1 基本定義
3.5.2 分簇算法
3.5.3 求解連通支配集算法
3.6 能量高效的虛擬骨干網(wǎng)構(gòu)造算法
3.6.1 問題背景
3.6.2 系統(tǒng)假設(shè)
3.6.3 算法模型及符號描述
3.6.4 骨干節(jié)點(diǎn)選舉方法
3.6.5 EVBC算法描述及實(shí)現(xiàn)
3.6.6 EVBC算法的路由生成方法
3.6.7 算法性能仿真測試與分析
參考文獻(xiàn)
第4章 節(jié)點(diǎn)定位
4.1 概述
4.1.1 定位研究的主要問題
4.1.2 定位算法性能評價(jià)
4.2 相關(guān)研究
4.3 節(jié)點(diǎn)定位原理
4.3.1 基本概念及定義
4.3.2 定位計(jì)算方法
4.4 ADV-Hop定位算法研究
4.4.1 DV-Hop算法描述
4.4.2 DV-Hop算法改進(jìn)思路
4.4.3 ADV-Hop算法要旨
4.4.4 ADV-Hop算法的實(shí)現(xiàn)
4.4.5 算法仿真實(shí)驗(yàn)分析
4.5 GSAL定位算法研究
4.5.1 基于GA的定位算法及其局限
4.5.2 基于SA的定位算法及其局限
4.5.3 基于模擬退火思想的遺傳算法
4.5.4 GSAL定位算法實(shí)現(xiàn)
4.5.5 GSAL算法仿真分析
參考文獻(xiàn)
第5章 目標(biāo)跟蹤
5.1 概述
5.1.1 目標(biāo)跟蹤過程
5.1.2 目標(biāo)跟蹤關(guān)鍵技術(shù)
5.2 二進(jìn)制傳感器分類與跟蹤算法評價(jià)
5.2.1 二進(jìn)制傳感器分類與通信模型
5.2.2 目標(biāo)跟蹤算法的評價(jià)指標(biāo)
5.3 目標(biāo)定位跟蹤算法
5.3.1 質(zhì)心算法
5.3.2 加權(quán)算法
5.3.3 線性擬合算法
5.3.4 解析算法
5.3.5 粒子濾波算法
5.4 動(dòng)態(tài)成簇算法
5.4.1 動(dòng)態(tài)成簇算法簡介
5.4.2 網(wǎng)絡(luò)部署方案
5.4.3 節(jié)點(diǎn)激活方式
5.4.4 簇頭選舉及成員選擇方法
5.4.5 簇頭移交方法
5.5 面向單目標(biāo)跟蹤的BWSN異步動(dòng)態(tài)成簇算法
5.5.1 問題描述
5.5.2 目標(biāo)發(fā)現(xiàn)及節(jié)點(diǎn)激活
5.5.3 動(dòng)態(tài)跟蹤簇構(gòu)建及調(diào)整
5.5.4 異步跟蹤時(shí)間的標(biāo)定、傳遞及計(jì)算
5.5.5 ADC算法的仿真實(shí)驗(yàn)及分析
參考文獻(xiàn)
第6章 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
6.1 概述
6.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
6.1.2 WSN協(xié)議
6.2 網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議
6.2.1 路由算法評價(jià)指標(biāo)
6.2.2 長鏈型路由協(xié)議
6.2.3 平面型路由協(xié)議
6.2.4 層次型路由協(xié)議
6.2.5 其他路由協(xié)議
6.3 數(shù)據(jù)鏈路層MAC協(xié)議
6.3.1 關(guān)于MAC協(xié)議
6.3.2 IEEE 802.11和IEEE 802.15.4介紹
6.3.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的差異和限制
6.3.4 非調(diào)度式MAC協(xié)議
6.3.5 調(diào)度式MAC協(xié)議
6.3.6 未來展望
6.4 時(shí)鐘同步
6.4.1 傳統(tǒng)時(shí)鐘同步技術(shù)
6.4.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步基本原理
6.4.3 典型傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步技術(shù)
6.5 服務(wù)質(zhì)量QoS
參考文獻(xiàn)
第7章 數(shù)據(jù)融合
7.1 概述
7.2 關(guān)于數(shù)據(jù)融合
7.2.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合
7.2.2 WSN數(shù)據(jù)融合
7.2.3 數(shù)據(jù)融合模型
7.2.4 網(wǎng)絡(luò)層中的數(shù)據(jù)融合
7.2.5 基于事件驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)融合
7.2.6 數(shù)據(jù)融合技術(shù)難點(diǎn)
7.3 數(shù)據(jù)融合節(jié)點(diǎn)延時(shí)分配算法
7.3.1 經(jīng)典延時(shí)分配算法
7.3.2 數(shù)據(jù)傳輸端到端延時(shí)分析
7.4 SSF-M/G/1算法
7.4.1 算法思想
7.4.2 ON/OFF模型及分組平均到達(dá)速率
7.4.3 M/G/1隊(duì)列及分組到達(dá)時(shí)間間隔
7.4.4 允許延時(shí)時(shí)間分配算法
7.4.5 算法偽代碼
7.5 仿真實(shí)驗(yàn)及分析
7.5.1 評價(jià)指標(biāo)
7.5.2 仿真參數(shù)設(shè)置
7.5.3 實(shí)驗(yàn)分析
參考文獻(xiàn)
第8章 擁塞控制
8.1 概述
8.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制
8.2.1 基于擁塞檢測與處理的緩解機(jī)制
8.2.2 擁塞避免機(jī)制
8.3 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)擁塞控制
8.3.1 瓶頸網(wǎng)絡(luò)模型
8.3.2 AQM反饋控制系統(tǒng)模型
8.3.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
8.3.4 灰色預(yù)測GM(1,1)模型
8.3.5 RBF-GM算法
8.3.6 仿真及其結(jié)果
8.4 基于主動(dòng)隊(duì)列管理的擁塞控制機(jī)制
8.4.1 主動(dòng)隊(duì)列管理
8.4.2 自適應(yīng)主動(dòng)隊(duì)列管理API算法
8.4.3 區(qū)分丟包的速率調(diào)節(jié)DR算法
8.4.4 API-DR算法
8.4.5 API-DR算法仿真實(shí)驗(yàn)及分析
參考文獻(xiàn)
第9章 網(wǎng)絡(luò)安全
9.1 概述
9.1.1 WSN的安全威脅
9.1.2 安全體系結(jié)構(gòu)
9.1.3 安全要求與目標(biāo)
9.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)
9.2.1 安全技術(shù)分類
9.2.2 密碼技術(shù)
9.2.3 密鑰確立和管理
9.2.4 路由安全
9.2.5 數(shù)據(jù)融合安全
9.2.6 入侵檢測
9.2.7 DoS攻擊
9.2.8 訪問控制和權(quán)限管理
9.2.9 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議
9.3 鏈路層加密方案
9.3.1 TinyOS的安全保護(hù)措施TinySec
9.3.2 鏈路層加密方案SenSec
9.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用戶認(rèn)證技術(shù)
9.4.1 認(rèn)證技術(shù)分類
9.4.2 用戶認(rèn)證協(xié)議
9.4.3 基于μTPCT的廣播認(rèn)證協(xié)議
9.5 密鑰管理技術(shù)
9.5.1 密鑰管理的安全和性能評價(jià)
9.5.2 密鑰管理方案和協(xié)議的分類
9.5.3 典型密鑰管理方案和協(xié)議
9.5.4 層次型WSN動(dòng)態(tài)密鑰管理方法
參考文獻(xiàn)
第10章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
10.1 概述
10.2 WSNOS設(shè)計(jì)原則
10.3 操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
10.3.1 體系結(jié)構(gòu)
10.3.2 層次化技術(shù)
10.3.3 框架技術(shù)
10.3.4 節(jié)能通信模型
10.3.5 可裁減的構(gòu)件技術(shù)
10.3.6 普適計(jì)算技術(shù)
10.4 TinyOS操作系統(tǒng)
10.4.1 系統(tǒng)簡介
10.4.2 體系結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
10.4.3 組件模型和命名規(guī)則
10.4.4 TinyOS的任務(wù)
10.4.5 TinyOS調(diào)度器
10.4.6 系統(tǒng)啟動(dòng)和初始化
10.4.7 TinyOS通信
10.4.8 并發(fā)模型
10.4.9 能量管理
10.4.10 模擬服務(wù)
10.4.11 TinyOS系統(tǒng)的編程
10.5 Mantis系統(tǒng)
10.6 SenOS系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
第11章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)
11.1 概述
11.2 監(jiān)測區(qū)域分類
11.3 覆蓋數(shù)計(jì)算
11.3.1 一維長線區(qū)域
11.3.2 二維平面區(qū)域
11.3.3 三維空間區(qū)域
11.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的工程設(shè)計(jì)
11.4.1 設(shè)計(jì)流程
11.4.2 技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)
11.5 ZigBee系統(tǒng)技術(shù)
11.5.1 ZigBee技術(shù)特點(diǎn)
11.5.2 ZigBee技術(shù)的協(xié)議構(gòu)架
11.5.3 ZigBee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
11.6 基于ZigBee技術(shù)的石油鉆井現(xiàn)場WSN
11.6.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
11.6.2 拓?fù)淇刂茩C(jī)制與節(jié)點(diǎn)定位方法
11.6.3 路由機(jī)制
11.6.4 系統(tǒng)工作模式
11.7 實(shí)驗(yàn)測試
11.7.1 實(shí)驗(yàn)方法
11.7.2 中斷模式實(shí)驗(yàn)
11.7.3 周期性模式實(shí)驗(yàn)
參考文獻(xiàn)