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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:高守玮

出品人:

页数:430

译者:

出版时间:2009

价格:58.00元

装帧:平装

isbn号码:9787811245127

丛书系列:

图书标签:

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《无线传感器网络原理与应用》 内容梗概： 本书深入探讨了无线传感器网络（WSN）的核心原理、关键技术以及在不同领域的广泛应用。全书共分十五章，内容严谨，结构清晰，旨在为读者提供一个全面而深入的WSN知识体系。 第一部分：WSN基础理论与架构 第一章：无线传感器网络概述 本章将首先界定无线传感器网络的定义，阐述其相较于传统传感网络和传统无线通信网络的独特之处。我们将深入剖析WSN的核心组成部分，包括传感器节点、网关以及可能的基站，并解释它们各自的功能和作用。紧接着，本章将详细介绍WSN的典型网络拓扑结构，如星型、网状、簇状等，分析不同拓扑在性能、功耗和可扩展性方面的优劣。此外，还将探讨WSN面临的挑战，例如节点的异构性、节点的能源限制、网络的可扩展性、安全性以及网络的可靠性等，为后续章节的学习奠定坚实基础。 第二章：传感器节点的设计与实现 本章将聚焦于WSN中最基础的单元——传感器节点。我们将详细介绍传感器节点的硬件组成，包括微处理器、传感器、通信模块、能源供应单元（电池）以及其他辅助部件。在软件层面，将重点阐述嵌入式操作系统在传感器节点中的作用，以及常见的实时操作系统（RTOS）的特点和选型考量。本章还将深入探讨传感器节点的设计原则，特别是在功耗优化方面的策略，例如低功耗模式、间歇性工作以及高效的唤醒机制。最后，将讨论传感器节点在实际制造过程中可能遇到的问题以及相应的解决方案。 第三章：WSN通信协议栈 本章将系统地介绍WSN的通信协议栈，并将其与OSI七层模型和TCP/IP模型进行对比分析。我们将重点阐述WSN特有的协议层，例如物理层（涵盖无线信号的调制解调、信道编码等）、数据链路层（包括MAC协议的挑战与解决方案，如TDMA, CSMA/CA的变种，以及节能型MAC协议）、网络层（着重介绍路由协议的设计，如AODV, DSR的变种，以及为WSN设计的LEACH, PEGASIS等分簇路由和基于能量的路由算法）、传输层（探讨可靠性、流量控制和拥塞控制在WSN中的实现），以及应用层（介绍数据采集、数据聚合、事件驱动等应用模式）。 第四章：WSN MAC协议 作为通信协议栈的重要组成部分，本章将专门深入探讨WSN的MAC（介质访问控制）协议。我们将分析传统MAC协议在WSN中遇到的限制，例如能源效率低下、延迟过高或冲突频繁。在此基础上，本章将详细介绍为WSN设计的各类MAC协议，包括基于时分多址（TDMA）的协议，如EARLY LATENCY MAC（ELM）和SYNCHRONIZED TDMA（STDMA）；基于载波侦听多路访问（CSMA/CA）的协议，如ENERGY-AWARE CSMA/CA（EAC）和LOW POWER LISTENING（LPL）；以及混合型的MAC协议。我们将着重分析这些协议在能源消耗、吞吐量、延迟和公平性等方面的性能权衡，并探讨如何根据应用需求选择合适的MAC协议。 第五章：WSN路由协议 本章将深入剖析WSN的路由协议，这是实现节点间数据有效传输的关键。我们将分析WSN路由协议面临的独特挑战，如节点能量受限、节点动态性（节点的移动或失效）、网络规模庞大以及数据冗余等。本章将分类介绍WSN的路由协议： 按拓扑结构分类： 介绍平面路由、分簇路由（如LEACH, HEED）、分层路由等。 按通信模式分类： 介绍数据收集型路由、服务质量（QoS）感知型路由、多路径路由等。 按信息存储分类： 介绍无状态路由和有状态路由。 我们将详细讲解一些经典的WSN路由协议，并分析其路由发现、维护以及数据转发机制，同时评估它们在能量消耗、路由开销和数据传递成功率等方面的表现。 第六章：WSN中的数据管理 本章将关注WSN中的数据管理问题。首先，将介绍WSN中的数据采集机制，包括采样频率、数据预处理（如滤波、量化）以及数据压缩技术。接着，将深入探讨数据聚合（Data Aggregation）技术，分析其目的（减少冗余数据、节省网络带宽和能量）、实现方法（如分布式聚合、基于簇的聚合）以及面临的挑战（如聚合函数的设计、实时性要求）。此外，还将讨论WSN中的数据存储问题，包括节点本地存储、网关存储以及分布式数据库技术在WSN中的应用。最后，将介绍WSN中常见的数据查询和数据发布模型。 第二部分：WSN关键技术与挑战 第七章：WSN的能源管理 能源管理是WSN设计的核心挑战之一。本章将系统阐述WSN的能源消耗来源，包括通信、计算、感知和休眠等。我们将深入研究各种能源优化技术，包括： 节点层面的功耗管理： 介绍低功耗硬件设计、休眠/唤醒策略、任务调度与优化、以及可再生能源的利用（如太阳能、振动能）。 网络层面的能源效率： 探讨如何通过高效的MAC协议、路由协议以及数据聚合来降低整体网络能耗。 能源均衡策略： 分析如何通过合理的负载分配和能量收集来延长整个网络的生命周期。 本章还将讨论能量收集（Energy Harvesting）技术，介绍其原理、类型以及在WSN中的应用前景。 第八章：WSN的安全性 随着WSN在关键领域的应用日益广泛，安全性问题变得尤为重要。本章将全面分析WSN面临的安全威胁，包括窃听、篡改、注入攻击、拒绝服务（DoS）攻击、节点欺骗等。我们将深入探讨WSN的安全性需求，并介绍相应的安全机制： 加密技术： 介绍对称加密、非对称加密以及基于轻量级密码算法在WSN中的应用。 认证机制： 探讨如何验证节点身份，防止节点欺骗，例如基于共享密钥和基于公钥的认证。 访问控制： 分析如何管理节点对资源的访问权限。 入侵检测： 介绍在WSN中检测和响应安全威胁的方法。 本章还将讨论WSN安全协议的设计原则，以及在资源受限环境下实现安全性的挑战。 第九章：WSN的时空同步 在许多WSN应用中，准确的时间和空间同步是至关重要的。本章将深入探讨WSN的时空同步问题。我们将分析不同应用场景对同步精度的要求，例如事件检测、协同感知以及精确的时间戳生成。本章将详细介绍时钟同步的挑战，包括节点时钟漂移、网络延迟以及节点之间的距离差异。随后，将介绍各种时钟同步协议，如基于消息传递的协议（例如Cristian算法、NTP的变种）和基于硬件实现的同步方法。对于空间同步，将探讨GPS、UWB（超宽带）以及基于信号强度和到达时间的定位技术在WSN中的应用。 第十章：WSN中的节点定位与跟踪 本章将聚焦于WSN中的节点定位和目标跟踪技术。我们将分析不同的定位方法，包括： 基于距离测量的方法： 如RSSI（Received Signal Strength Indication）、TOA（Time of Arrival）、TDOA（Time Difference of Arrival）等，并讨论其在WSN中的实现及其精度限制。 基于角度测量的方法： 如AOA（Angle of Arrival）。 基于测距/测角结合的方法。 基于锚点（Anchor Nodes）的定位。 无需锚点的自组织定位。 在目标跟踪方面，本章将介绍单目标跟踪和多目标跟踪的算法，包括卡尔曼滤波器、粒子滤波器以及它们的变种在WSN中的应用。还将讨论如何利用WSN的分布式特性实现高效的目标跟踪。 第三部分：WSN应用与发展趋势 第十一章：环境监测中的WSN应用 本章将重点探讨WSN在环境监测领域的广泛应用。我们将分析WSN在空气质量监测（如PM2.5、O3、CO2的监测）、水质监测（如pH值、溶解氧、污染物浓度）、土壤监测（如湿度、温度、养分含量）、森林火灾预警（通过温度、湿度、烟雾传感器）、以及灾害监测（如地震、滑坡、洪水）等场景下的具体部署和技术实现。本章将通过典型案例分析，展示WSN如何有效地收集环境数据，并为环境保护、灾害预警和科学研究提供有力支持。 第十二章：农业领域的WSN应用 本章将深入探讨WSN在智慧农业中的应用。我们将分析WSN如何帮助实现精准农业，包括： 农作物生长监测： 通过传感器监测土壤湿度、温度、光照强度、CO2浓度等，为灌溉、施肥提供精确指导。 病虫害预警： 通过环境参数的监测和图像识别，提前预警病虫害的发生。 温室环境控制： 自动化调控温室内的温度、湿度、光照等，优化作物生长环境。 畜牧业管理： 监测牲畜的健康状况、活动区域以及生长环境。 本章将通过实际案例，展示WSN如何提高农业生产效率，减少资源浪费，并提升农产品质量。 第十三章：工业自动化与智能制造中的WSN应用 本章将聚焦于WSN在工业自动化和智能制造领域的应用。我们将分析WSN如何实现： 设备状态监测与预测性维护： 通过传感器监测设备的振动、温度、压力等参数，及时发现潜在故障，进行预测性维护，减少非计划停机。 生产过程监控： 实时监测生产线的运行状态，优化生产流程，提高生产效率。 环境安全监测： 监测工业场所的有害气体、粉尘、噪音等，保障工人安全。 资产跟踪与管理： 对生产设备、物料等进行实时跟踪，提高资产管理效率。 本章将讨论WSN在工业环境下的部署挑战，例如恶劣的工作环境、电磁干扰以及对可靠性和实时性的高要求。 第十四章：智慧城市与智能家居中的WSN应用 本章将探讨WSN在智慧城市和智能家居建设中的重要作用。在智慧城市方面，我们将分析WSN在智能交通（如交通流量监测、停车位检测）、智能照明（根据人流和光照自动调节）、智能安防（如入侵检测、环境监测）、公共设施管理（如垃圾桶满溢监测）等方面的应用。在智能家居领域，本章将介绍WSN如何实现家庭环境监测（如空气质量、温湿度）、智能家电控制、安全防护（如门窗传感器、烟雾探测器）以及能源管理。 第十五章：WSN发展趋势与未来展望 本章将对WSN的未来发展进行展望。我们将分析当前WSN研究的热点和前沿方向，例如： 低功耗广域网（LPWAN）与WSN的融合： 如LoRa, NB-IoT等技术在WSN中的应用。 物联网（IoT）与WSN的关系： WSN作为IoT的重要组成部分，其发展如何推动整个IoT生态系统的演进。 人工智能（AI）与WSN的结合： 如何利用AI技术对WSN的海量数据进行智能分析和决策，例如在异常检测、模式识别和自主控制方面的应用。 边缘计算（Edge Computing）在WSN中的应用： 将计算能力下沉到网络边缘，提高数据处理效率和实时性。 WSN的标准化与互操作性。 WSN在新兴领域的潜在应用： 例如医疗健康、可穿戴设备、以及工业物联网（IIoT）等。 本章还将讨论WSN未来发展可能面临的挑战，并对该领域的研究方向提供指导。 本书结构严谨，内容丰富，从基础理论到前沿技术，再到实际应用，力求为读者呈现一个完整、深入的无线传感器网络知识体系。无论您是学生、研究人员还是工程师，阅读本书都将为您在WSN领域的研究和实践提供宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这是我目前碰到的讲ZigBee技术最好的一本书了，像李文仲段朝玉的ZigBee技术的书简直是垃圾！ 人格保证绝对不是广告

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评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书在介绍底层协议栈的实现细节方面，处理得有些过于保守和安全化了。我本以为它会深入挖掘一下特定芯片厂商的私有扩展或者一些非标准化的优化手段，毕竟在实际的工业控制和智能家居领域，原厂规范往往只是一个起点，真正的性能往往来自于对硬件特性的深度挖掘。书中关于网络安全章节的探讨，虽然提到了加密和认证的基本机制，但对于如何有效地对抗实际环境中的侧信道攻击或重放攻击，则显得笔墨甚少。我希望看到更多关于固件安全更新机制的讨论，以及如何在一个资源受限的嵌入式设备上实现高强度的安全防护的工程权衡。对于追求极致稳定性和安全性的项目而言，书中的内容或许只是完成了“合规性”的要求，但要达到“健壮性”的标准，读者可能还需要借助其他更专业的安全手册来进行补充和扩展，这本书在“深入骨髓”的专业性上，似乎留了一点遗憾。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容真是令人耳目一新，虽然我不是专门研究无线通信的科班出身，但冲着书名里的“实践”二字，还是满怀期待地翻开了它。首先映入眼帘的是那些详尽的实验步骤和清晰的电路图，这让我这个动手能力稍弱的人都能大致摸清门道。它没有陷入过于晦涩的理论公式中，而是将重点放在了如何快速搭建一个可工作的原型系统上。例如，书中对不同类型传感器的接入和数据采集过程的讲解，就显得格外接地气。我特别欣赏它对常见问题的排查指南，很多时候，搭建过程中遇到的坑，书里都提前帮我们预见了，并给出了可行的解决方案。这不像有些技术书，只管把理论讲完就撒手不管了，这本书更像是一个经验丰富的老工程师在手把手地带你入门。它似乎是站在一个初学者的角度出发，用最直白的语言去解释那些原本可能令人望而生畏的协议栈细节。阅读过程中，我能感受到作者在组织材料时花费的心思，力求让每一个章节的衔接都自然流畅，使得整个学习路径非常顺畅，让人有一种“原来如此简单”的豁然开朗感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排逻辑实在是有待商榷，尤其对于那些已经对物联网基础概念有所了解的读者来说，前半部分的铺垫显得冗长且缺乏新意。我更期待看到一些前沿的、或者说在行业内尚未形成统一标准的“灰色地带”的技术探讨，但书中给出的案例大多是教科书式的标准应用场景，似乎更适合作为高校入门教材的参考资料，而非一线工程师提升技能的工具书。我翻阅到关于设备组网拓扑结构的部分时，感觉其深度停留在对官方规范的复述层面，缺少了作者基于实际项目经验所提炼出的“陷阱”或“优化技巧”。例如，在大规模网络部署中，信道选择的动态调整策略，书中只是笼统地提及了几个原则，却没有提供任何量化的评估模型或者实际的性能对比数据来支撑其观点。希望后续的版本能够在这些偏向于高级应用和性能调优的实战经验上有所加强，真正体现出“实践”二字的分量，让资深用户也能从中汲取到有价值的洞见。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量堪称一流，这一点是必须点赞的。很多技术书籍的图表总是模糊不清，或者结构混乱，但此书中的硬件连接图和软件流程图都做得极其精细，即便是侧重软件设计的读者，也能清晰地分辨出各个模块之间的信号流向和数据交互过程。而且，作者似乎非常注重用户体验，每当引入一个新概念时，总会配上一张能够直观展示其工作原理的示意图，这极大地降低了理解复杂抽象概念的认知负荷。我个人对书中对功耗管理的描述印象深刻，它不仅讲解了低功耗模式的原理，还配上了不同工作状态下的电流消耗对比图表，这种数据化的展示方式，比纯文字描述要有效得多，让人能立刻意识到优化睡眠和唤醒机制的重要性。总而言之，从视觉和结构上来说，这本书做到了清晰、专业且易于查阅，让人在需要回顾某个特定知识点时，能够迅速定位，效率极高。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源和社区活跃度，是衡量一本技术书价值的重要维度，而本书在这方面做得相当不错。书后附带的软件代码示例非常完整，而且作者似乎还维护了一个专门的在线代码仓库，可以同步获取最新的例程更新，这对于经常需要进行代码迭代的实践者来说，简直是福音。更重要的是，通过书中提供的渠道，我发现了一个活跃的用户交流群组。在这里，我可以就书中学到的内容，向其他读者和甚至可能是作者本人提出具体的技术疑问，得到的反馈往往非常及时且具有建设性。这种学习环境的搭建，使得学习过程不再是单向的知识灌输，而变成了一种互动的、持续迭代的学习旅程。这种围绕书籍构建起来的生态系统，极大地提升了这本书的“时效价值”，确保了我们学习的技术点不会因为行业快速迭代而迅速过时，这一点是很多纯理论书籍无法比拟的优势。

评分☆☆☆☆☆

这本书只能说是市面上（2年以前）最好的zigbee教材。但全书避重就轻地用半本书的篇幅设计了一些所谓的实验，到最后你会发现，完全没用。学习zigbee就是学习z-stack编程。别的都是扯淡。

评分☆☆☆☆☆

三年前读过。当年刚刚做Zigbee，有点陌生，也算帮自己入了门。现在想想，比较一般！还不如直接看TI的Zigbee tutorial和看芯片的datasheet

评分☆☆☆☆☆

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比《ZigBee技术及应用》好~~~《ZigBee技术及应用》和说明书有什么区别，同样都是看不懂的东西~