无线传感器网络的理论及应用

无线传感器网络的理论及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京航大
作者:王殊
出品人:
页数:417
译者:
出版时间:2007-7
价格:39.00元
装帧:
isbn号码:9787811242195
丛书系列:
图书标签:
  • WSN
  • 无线
  • 博士课程
  • wireless
  • communication
  • 无线传感器网络
  • 物联网
  • 传感技术
  • 分布式系统
  • 网络协议
  • 智能监测
  • 边缘计算
  • 数据采集
  • 应用案例
  • 实时系统
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具体描述

全面论述无线传感器网络的理论与应用,在系统阐述无线传感器网络当前最新理论成果的基础上,结合作者长期以来在该领域的研究工作,论述和总结无线传感器网络的发展、应用及所面临的诸多技术挑战。全书分为5篇,共22章。内容涉及无线传感器网络的概念、特点;无线传感器网络物理层、数据链路层、网络层和传输层的通信协议;无线传感器网络的拓扑控制、节点定位、时间同步、网内信息处理和网络安全等核心支撑技术;无线传感器网络的传感器节点、资源、任务、数据、网络部署、初始化和维护等自组织管理技术;无线传感器网络的仿真、硬件开发、操作系统、软件开发、ZigBee系统开发以及有关无线传感器网络的应用实例。

本书既可作为无线传感器网络领域的研究人员以及广大对无线传感器网络感兴趣的工程技术人员的参考用书,也可作为高等院校网络、通信、计算机、电子和自动化等专业本科高年级学生和研究生的学习教材。

《无线传感器网络:架构、协议与优化》 本书旨在深入探讨无线传感器网络(WSN)的核心理论、关键技术及其在实际应用中的挑战与解决方案。全书结构清晰,从基础概念出发,逐步深入到高级主题,力求为读者构建一个全面而深入的WSN知识体系。 第一部分:无线传感器网络基础 绪论: 介绍无线传感器网络的定义、起源、发展历程以及其与传统通信网络的区别。重点阐述WSN的典型应用场景,如环境监测、工业自动化、医疗保健、军事侦察等,揭示其重要的社会和经济价值。探讨WSN在设计和部署过程中面临的主要挑战,包括能量受限、通信带宽有限、节点异构性、数据冗余性以及网络的可扩展性和安全性等。 WSN体系结构: 详细分析WSN的典型分层架构,包括感知层、网络层、数据处理层以及管理与应用层。深入剖析各层的功能、关键技术和设计考量。例如,在感知层,介绍各种传感器节点及其工作原理;在网络层,重点讲解数据传输的路由机制;在数据处理层,探讨数据聚合与融合的技术。 传感器节点设计: 探讨传感器节点的核心组成部分,包括微控制器(MCU)、传感器、执行器、通信模块(收发器)和电源。详细分析不同类型传感器(如温度、湿度、光照、压力、气体传感器等)的工作原理、精度和功耗特点。深入研究低功耗设计技术,如休眠唤醒机制、能量采集技术(太阳能、振动能、热能等)以及能量效率高的通信协议。 第二部分:WSN关键技术与协议 MAC层协议: 深入研究WSN中针对能量效率和延迟的各种介质访问控制(MAC)协议。详细分析基于TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)、CDMA(码分多址)以及CSMA/CA(载波侦听多路访问/冲突避免)的改进型协议,如S-MAC(节能MAC)、T-MAC(定时MAC)、B-MAC(基站辅助MAC)、E-MAC(增强型MAC)等。重点分析这些协议在节省节点能量、减少冲突、提高网络吞吐量方面的优缺点。 路由协议: 详细介绍WSN中多种数据传输路由策略。首先,分析主动路由(如AODV、DSR的WSN变种)和响应式路由的特点。其次,重点阐述基于数据中心(Sink)的路由协议,包括数据聚合路由(如LEACH、PEGASIS)、多跳路由(如GEAR、SPIN)以及拓扑控制路由。深入分析簇头(Cluster Head)选举机制、数据聚合算法(如平均值、最大值、最小值、中位数)以及路由的能量效率和生命周期。 传输层协议: 探讨WSN中适配低功耗、高丢包率网络环境的传输层协议。分析TCP在WSN中的局限性,并重点介绍为WSN设计的可靠数据传输协议,如TSP(传输层服务协议)、ART(聚合路由传输)、ESRT(能量感知路由传输)等。深入研究端到端(E2E)的可靠性保障机制,包括数据缓存、重传策略和拥塞控制。 网络层协议: 关注WSN中数据包的定位、路由选择和流量控制。介绍基于位置的路由、拥塞控制机制以及数据重传与纠错策略。分析如何通过数据冗余和丢包恢复来提升数据传输的鲁棒性。 第三部分:WSN数据处理与优化 数据聚合与融合: 深入研究WSN中的数据冗余现象,并提出多种数据聚合和融合技术以减少通信开销和提高数据质量。介绍统计聚合(如求和、平均、最大/最小值)、协同感知以及数据预处理技术。分析数据融合算法,如基于贝叶斯理论、卡尔曼滤波、证据理论的融合方法。 数据管理与查询: 探讨WSN中数据的存储、检索和管理。介绍分布式数据库技术在WSN中的应用,以及数据索引、数据过滤和数据仓库的构建。分析针对WSN特点的查询语言和查询优化技术,以支持高效的数据访问。 网络覆盖与连接性优化: 研究如何优化传感器节点的部署策略,以最大化网络覆盖范围并保证网络的连通性。探讨基于贪婪算法、随机算法和元启发式算法(如遗传算法、粒子群优化)的覆盖优化问题。分析如何通过节点调度和移动来提高覆盖率和能源效率。 安全与隐私: 深入探讨WSN面临的各种安全威胁,如窃听、篡改、拒绝服务攻击、欺骗攻击等。介绍WSN中的安全机制,包括密钥管理、数据加密、身份认证、入侵检测和信任管理。分析在能量受限和计算能力有限的节点上实现安全协议的挑战与解决方案。 第四部分:WSN应用与未来展望 典型应用领域详解: 详细阐述WSN在环境监测(如空气质量、水质监测)、智能交通系统、农业物联网、工业过程控制、智能家居、野生动物跟踪、灾害预警等领域的具体应用案例。分析WSN在这些场景下如何解决实际问题,并展示其带来的效益。 WSN与新兴技术融合: 探讨WSN与物联网(IoT)、大数据分析、人工智能(AI)、边缘计算、5G/6G通信等新兴技术的结合。分析这些融合将如何扩展WSN的能力,开启新的应用场景,并提升整体系统的智能化和高效性。 挑战与未来研究方向: 总结WSN当前面临的瓶颈问题,如大规模部署的复杂性、跨域互联互通、异构网络的协同、长期运行的维护成本以及更强大的安全保障等。展望WSN未来的发展趋势,包括自组织、自适应、自修复能力,以及更深度的智能化和自主性。 本书内容翔实,理论分析严谨,并辅以大量的图表和案例说明,旨在为高等院校师生、科研人员以及从事WSN相关技术开发的工程师提供一本权威、实用的参考著作。通过阅读本书,读者将能够深入理解无线传感器网络的设计、实现和应用,并为解决实际问题提供理论指导和技术支持。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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阅读此书,我仿佛置身于一个由数据编织而成的“智能织网”之中,感受着它如何悄无声息地渗透到生活的方方面面。书中关于“智能家居”、“智慧农业”、“工业自动化”等领域的应用案例,让我看到了无线传感器网络如何改变着我们的生活方式,提升着生产效率。我尤其对书中关于“个性化服务”的探讨印象深刻,它让我意识到,未来的智能系统,将能够根据个体的需求,提供定制化的服务。比如,根据用户的健康状况,自动调整室内环境;根据农作物的生长情况,精准施肥灌溉。这种“因材施教”的智能,让我看到了科技以人为本的未来。书中还提到了“海量数据分析”和“机器学习”等技术,让我明白了,如何从海量传感器数据中挖掘出有价值的信息,并利用这些信息来优化决策。这让我看到了,数据将成为未来社会重要的生产要素。总而言之,这本书让我看到了无线传感器网络在创造更便捷、更舒适、更高效的生活和工作环境方面的巨大潜力,也让我对未来的智能化生活,充满了更深的憧憬与期待。

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读罢此书,我对“智能”二字的理解,早已超越了以往的浅薄认知。它并非是简单的自动化,也不是机械的指令执行,而是一种基于海量数据感知、智能分析、以及高效协同的全新智慧形态。书中关于数据融合的章节,让我大开眼界。不同的传感器,即使采集的数据类型千差万别,通过精妙的算法,也能融合成一个更全面、更精准的“认知”。比如,温度传感器、湿度传感器、光照传感器,配合空气质量传感器,共同描绘出一幅关于室内环境的立体画卷。这种“群策群力”的智慧,让我联想到人类的集体智慧,也让我深刻认识到,未来的科技发展,将更加依赖于信息的共享与协同。书中对网络拓扑结构、节点部署策略的探讨,也让我认识到,一个高效的传感器网络,其“骨骼”的设计至关重要。如何让信息在复杂的环境中,以最快的速度、最可靠的方式传递,考验着设计者的智慧。我尤其对书中提及的“自组织网络”概念印象深刻,这让我看到了未来网络系统的强大生命力,它们能够自主地适应环境变化,自我修复,自我优化,这简直如同拥有生命的有机体一般。这种技术上的深刻洞察,让我开始重新审视身边的科技产品,也让我对未来智能社会的形态充满了更清晰的想象。它不再是科幻电影中的遥不可及的画面,而是触手可及的现实,而这本书,正是揭示这一现实背后奥秘的一把钥匙。

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这本书,就像一本精密的“生态侦探手册”,让我看到了无线传感器网络在环境保护领域的神奇应用。它详细阐述了如何利用传感器网络,实时监测空气质量、水质、土壤状况,甚至野生动物的活动轨迹。书中关于“分布式监测”和“空间插值”技术的介绍,让我明白了,如何通过海量传感器数据,构建精准的环境模型,为环境保护决策提供科学依据。我尤其对书中关于“早期预警”系统的描述感到震撼,它能够提前预测自然灾害,如洪水、山火等,为政府部门争取宝贵的应急响应时间,最大限度地减少生命和财产损失。这种技术的力量,让我看到了人类在保护地球家园方面,有了更强大的武器。书中还探讨了传感器网络的功耗管理、抗干扰能力等技术挑战,让我认识到,在复杂的自然环境中,保持网络的稳定运行并非易事。这让我更加敬佩那些致力于解决这些技术难题的科研人员。总而言之,这本书让我看到了无线传感器网络在守护地球、建设美丽家园方面的巨大价值,也让我对未来的绿色科技发展,充满了更深的期待。

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这本书,如同一位睿智的长者,娓娓道来无线传感器网络的过去、现在与未来。它不仅讲解了枯燥的技术原理,更重要的是,它让我看到了这项技术所承载的巨大价值与深远影响。书中关于“互联互通”和“协同感知”的理念,让我明白了,未来的世界将是一个高度互联的智能世界,而无线传感器网络,正是构建这个世界的基石。我尤其对书中关于“标准化”和“开放性”的讨论感到赞同,只有建立统一的标准,才能促进不同厂商、不同设备之间的互联互通,才能真正发挥物联网的巨大潜力。这让我看到了,技术的发展,离不开开放的合作与共享。书中还对未来的发展趋势进行了展望,如“柔性传感器”、“生物传感器”等新兴技术的出现,让我看到了无线传感器网络在不断突破技术边界,向更广阔的领域延伸。这让我对这项技术的未来,充满了无限的想象与期待。总而言之,这本书,不仅是一本知识的宝库,更是一本启发思维的指南,它让我看到了无线传感器网络的无限可能,也让我对未来的科技发展,充满了更深的信心与热情。

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读完这本书,我仿佛穿越了时间的长河,看到了无线传感器网络从概念的萌芽,到如今蓬勃发展的全过程。书中对早期研究的梳理,以及对各种通信协议、网络架构的演进历程的介绍,让我看到了技术的不断迭代与创新。这让我联想到,任何一项伟大的技术,都不是一蹴而就的,而是经历了无数次的尝试、失败、以及改进。我尤其对书中关于“分布式计算”和“边缘计算”的讨论印象深刻,它让我看到了,在海量传感器数据爆发的时代,如何将计算能力下沉到网络的边缘,以提高响应速度和降低网络负载。这种“就近处理”的理念,让我看到了未来物联网架构的发展趋势。书中还探讨了能源采集、自适应路由等关键技术,让我明白了,如何让传感器网络在极端环境下也能持续工作,保持网络的活力。这种对细节的深入挖掘,让我看到了技术背后隐藏的智慧与匠心。总而言之,这本书不仅是一本技术教材,更是一部关于技术发展史的生动写照,它让我看到了无线传感器网络的过去、现在,以及充满无限可能的未来。

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这本书如同一扇窗,悄然开启了我对浩瀚物联网世界的好奇心。虽然书名明确指向“无线传感器网络”,但当我翻开它的第一页,迎面而来的并非枯燥的公式和晦涩的定义,而是仿佛置身于一个充满活力的智能生活场景之中。作者巧妙地将抽象的技术概念,化作一个个生动的故事,让我得以窥见,那些看似寻常的智能家居设备、便捷的城市管理系统,甚至是守护环境的监测网络,背后都隐藏着怎样精妙的“神经系统”。书中对传感器节点的微功耗设计、数据传输的可靠性优化,以及网络节点的协同感知能力等方面的阐述,虽然是理论层面的探讨,却让我对这些“看不见的”技术有了直观的理解。我仿佛能感受到每一个微小传感器在默默地收集信息,通过层层传递,最终汇聚成一股智慧的洪流,驱动着整个系统的运转。这种从宏观到微观的视角切换,让我对无线传感器网络的应用前景充满了无限遐想。它不仅仅是技术的堆砌,更是连接物理世界与数字世界,提升生活品质、解决现实问题的强大力量。我特别喜欢书中关于“分布式协同感知”的章节,它让我体会到,单个节点的微弱力量,通过智能的网络连接,能够汇聚成强大的洞察力,这对于理解复杂系统的运作机制提供了全新的视角。这种将理论知识与实际应用紧密结合的叙事方式,让我觉得阅读的过程充满乐趣,也极大地激发了我深入研究的兴趣。我开始思考,未来我所接触到的各种智能设备,它们的“大脑”是如何思考的,它们的“耳朵”和“眼睛”又是如何工作的。这本书,无疑为我铺就了一条通往更深层理解的道路,让我对物联网的未来充满了期待与憧憬。

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我一直对那些能够“感知”并“回应”的设备充满好奇,而这本书,则为我揭开了这种“感知”能力的奥秘。它系统地介绍了无线传感器网络的构成、原理以及核心技术,让我得以窥见那些隐藏在幕后的“智慧之眼”。书中对传感器节点的设计、通信协议的选择、以及数据传输的优化等方面的深入探讨,让我明白了,构建一个稳定、高效的传感器网络并非易事。我尤其对书中关于“低功耗通信”和“数据压缩”技术的介绍感到惊叹,正是这些技术的存在,才使得传感器网络能够在能源有限的环境下,长时间、大范围地工作。这让我联想到,未来的物联网设备,将可能遍布我们生活的每一个角落,它们默默地收集信息,为我们提供无处不在的智能服务。书中还提到了网络安全问题,让我意识到,随着传感器网络的普及,数据的隐私和安全将成为重要的挑战。这促使我思考,如何在享受技术便利的同时,也确保信息的安全。总而言之,这本书为我打开了一扇了解无线传感器网络的大门,让我看到了这项技术在推动社会进步和改善生活质量方面的巨大潜力,也让我对未来的科技发展,充满了更深的思考与期待。

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阅读这本书的过程,与其说是在学习,不如说是在进行一场思维的“探险”。它带领我穿越了无线传感器网络的理论迷宫,让我得以一窥其背后的精妙设计与发展脉络。书中对不同网络拓扑结构的优劣势分析,让我明白,选择合适的网络架构,对于整个系统的性能至关重要。无论是星型、总线型,还是更复杂的网状结构,每一种都有其适用的场景和技术挑战。我特别对书中关于“节点冗余”和“容错机制”的讨论感到着迷,它让我认识到,在一个充满不确定性的环境中,如何通过设计来保证系统的稳定性和可靠性。这不禁让我想起自然界中生物体的适应性演化,看似偶然的变异,实则蕴含着生存的智慧。此外,书中对各种传感器的特性、选型标准,以及数据采集精度的探讨,也让我对“测量”这件事有了更深的理解。原来,每一个数据的背后,都隐藏着复杂的校准、补偿、以及误差分析过程。这种严谨的态度,让我看到了科学研究的严谨性与一丝不苟。总而言之,这本书不仅普及了无线传感器网络的知识,更重要的是,它教会了我一种解决问题的思维方式,一种对复杂系统进行分解、分析、并寻求最优解的方法论,这对于我未来的学习和工作,都将是宝贵的财富。

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这本书,如同一部详尽的“城市脉搏”监测报告,让我深入了解了现代智慧城市是如何“呼吸”和“思考”的。它将无线传感器网络这一核心技术,置于城市发展的宏大背景下进行阐述,让我看到了技术如何赋能于生活,改变着城市的运行方式。书中关于智能交通、环境监测、公共安全等领域的应用案例,让我对“智慧”有了全新的认识。我不再将它视为科幻,而是看到了它如何在解决城市拥堵、污染、甚至犯罪等实际问题上发挥作用。比如,通过遍布城市各个角落的传感器,实时监测交通流量,及时调整信号灯配时,有效缓解交通拥堵;又比如,通过对空气质量、水质的持续监测,及时预警污染事件,保护市民的健康。这种从宏观到微观,再到宏观的视角转换,让我深刻体会到了无线传感器网络在构建宜居、高效、安全城市中的关键作用。我特别喜欢书中关于“物联网平台”的介绍,它让我看到了不同传感器网络之间如何互联互通,数据如何共享,最终汇聚成一个统一的智慧大脑,驱动着整个城市的智能化运转。这本书,不仅让我看到了技术的光鲜外表,更让我看到了它背后的系统性、全局性考量,让我对未来城市的发展,充满了期待与信心。

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这本书,就像一位经验丰富的导师,循循善诱地引导我走进了一个复杂而迷人的技术领域。起初,我对“无线传感器网络”这个概念,仅停留在模糊的印象中,觉得它大概与我们日常使用的Wi-Fi、蓝牙之类有关。然而,深入阅读后,我才发现,它远比我想象的要宏大和深刻得多。书中对网络协议、通信机制的详细解析,让我看到了信息传输背后的严谨与高效。从MAC层到网络层,再到应用层,每一个环节都经过精心设计,以确保数据的准确无误。我尤其对书中关于“低功耗设计”的论述印象深刻,理解了为何这些微小的传感器能够长时间地在无人看管的环境中工作,原来是得益于一系列巧妙的功耗管理技术。这让我联想到,未来许多偏远地区、恶劣环境下的数据采集,都将依赖于这些“坚韧不拔”的传感器。书中还探讨了数据存储、处理、以及安全等方面的问题,让我认识到,构建一个完整的传感器网络系统,不仅仅是硬件的堆砌,更需要软件、算法、以及安全防护的全面支撑。这种系统性的思考方式,让我对技术的理解更加全面和深入。我开始意识到,任何一项看似简单的科技应用,背后都凝聚着无数工程师的心血与智慧。这本书,让我看到了技术背后隐藏的逻辑与规律,也让我对未来智能技术的进步,有了更深刻的认识和更坚定的信心。

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新导师研究的方向就是这个,看看再说。

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