《工業無線感測器網路抗毀關鍵技術研究》是2018年華中科技大學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：工業無線感測器網路抗毀關鍵技術研究
- 作者：李文鋒、符修文
- 出版社：華中科技大學出版社
- 出版時間：2018年2月1日
- 開本：16 開
- 裝幀：精裝
- ISBN：9787568035897
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
無線感測器網路（WSNs）已成為各種工業物聯網套用中的核心技術。全書共分為十章，主要針對工業無線感測器網路規模化套用的主要技術瓶頸——抗毀性問題，從複雜網路角度出發，對工業無線感測器網路抗毀性能進行系統深入的研究：網路拓撲演化與最佳化配置機制；負載容量模型與最佳化策略；容錯路由選擇算法；故障檢測與診斷方法；基於移動智慧型體的智慧型車間數據傳輸方案。最後，給出了抗毀性仿真測試平台和工程實驗系統。可作為計算機、物聯網、物流工程、機械製造及自動化等專業高校學生的參考用書，也可供從事工業物聯網及複雜網路系統最佳化研究和從事工業系統控制及智慧型製造等領域工程開發的科技人員參考。
圖書目錄
第1章 概述 10
1.1工業物聯網 10
1.2工業無線感測器網路 11
1.3工業場景對感測器網路性能影響 13
1.4工業無線感測器網路抗毀性定義 14
1.5研究趨勢與存在的問題 14
1.5.1 研究趨勢 14
1.5.2 存在的問題 16
1.6 本書研究的目的與意義 16
參考文獻 18
第2章 網路受損類型與抗毀性測度 20
2.1 網路受損類型 20
2.1.1 隨機性受損 20
2.1.2 被選擇性受損 20
2.1.3 組織性受損 22
2.2 受損起因 23
2.2.1 能耗失效 23
2.2.2 故障失效 23
2.2.3 攻擊失效 23
2.3抗毀性測度 25
2.3.1 非拓撲性測度 26
2.3.2 拓撲性測度 26
2.3.3 無線感測器網路抗毀性測度 27
2.3.4 工業無線感測器網路抗毀性測度設計 28
2.4 小結 29
參考文獻 29
第3章 抗毀性拓撲最佳化 34
3.1 研究現狀 34
3.1.1 無標度網路 34
3.1.2 小世界網路 36
3.2 分簇無標度局域世界演化模型 38
3.2.1 網路模型說明 38
3.2.2 拓撲演化模型 39
3.2.3 度分布理論分析 41
3.2.4 仿真結果與分析 44
3.3 基於小世界網路的長程連線布局策略 54
3.3.1 有向介數網路結構熵 54
3.3.2 長程連線布局策略 57
3.3.3 仿真結果與分析 58
3.4 本章小結 62
參考文獻 63
第4章 抗毀性容量最佳化 66
4.1 研究現狀 66
4.2 分簇網路級聯失效分析 67
4.2.1 負載-容量模型 67
4.2.2 負載分配策略 68
4.2.3 級聯失效抗毀性測度 69
4.2.4 能量無關的分簇演化模型 70
4.2.5 理論分析 72
4.2.6 仿真結果與分析 75
4.3 面向級聯失效的節點容量最佳化策略 79
4.3.1 擴容節點選擇策略研究 79
4.3.2 新增容量分配策略研究 81
4.4 本章小結 82
參考文獻 83
第5章 抗毀性路由最佳化 84
5.1 研究現狀 84
5.1.1 多路徑路由基本原理 84
5.1.2 多路徑路由典型算法 86
5.2 勢場建模方法 87
5.2.1 環境場 87
5.2.2 其它勢場 90
5.3 基於勢場的不相交多路徑容錯路由算法 91
5.3.1 算法流程說明 91
5.3.2 訊息與快取列表格式 92
5.3.3 主路徑建立過程 94
5.3.4 第2條路徑建立過程 97
5.3.5 退火機制 99
5.3.6 數據分發策略 99
5.3.7 路由維護機制 100
5.4 仿真結果與分析 101
5.5.1 仿真參數設定 101
5.5.2 勢場分析 102
5.5.3 不同參數設定下路由性能分析 105
5.5.4 不同算法路由性能對比分析 109
5.5 本章小結 111
參考文獻 111
第6章 網路故障檢測 113
6.1 研究現狀 113
6.2 故障分類 114
6.3 基於趨勢相關性的故障檢測算法 115
6.3.1 趨勢相關性 117
6.3.2 鄰域中值 117
6.3.3 故障檢測算法流程 118
6.3.4 故障檢測觸發機制 120
6.3.5 分簇故障檢測算法改進 122
6.4 仿真結果與分析 123
6.4.1 仿真實驗設定 123
6.4.2 仿真實驗結果 123
6.5 本章小結 128
參考文獻 128
第7章 網路故障診斷 130
7.1 研究現狀 130
7.2基於人工免疫理論的故障診斷相關概念 131
7.3 基於人工免疫理論的故障診斷算法 133
7.3.1 抗原分類 133
7.4 仿真結果與分析 137
7.4.1 仿真設定 137
7.4.2 仿真結果 138
7.4.3 診斷算法複雜度分析 140
7.5 本章小結 141
參考文獻 141
第8章 基於移動智慧型體的數據分層傳輸方案 143
8.1 研究現狀 143
8.3 問題描述 144
8.4 移動智慧型體調度方案設計 148
8.4.1 算法變數描述 148
8.4.2 非加工任務資源需求評估 150
8.4.3 非加工任務資源需求評估 151
8.5 仿真結果與分析 154
8.5.1度量指標和初始值設定 154
8.5.2 仿真結果 155
8.6 本章小結 157
參考文獻 157
第9章 抗毀性仿真測試平台 159
9.1研究現狀 159
9.2平台體系架構 160
9.3 功能模組設計 160
9.3.1 部署環境組件 160
9.3.2 個體節點組件 162
9.3.3 網路拓撲組件 162
9.3.4 路由組件 163
9.3.5 事件生成器 163
9.3.6 事件調度中心 164
9.3.7 數據動態統計與分析組件 165
9.3.8 數據靜態統計與分析組件 165
9.3.9 靜態/動態顯示組件 165
9.4 仿真流程設計 165
9.5 用戶界面設計 166
9.6 節點故障與外部環境關聯設定 167
9.6.1 故障機率函式 167
9.6.2 性能衰減函式 168
9.7 平台性能測試 169
9.7.1 對比性能測試 169
9.7.2 抗毀性功能測試 170
9.8 結論 171
參考文獻 172
第10章 實驗系統搭建與測試 173
10.1 實驗系統 173
10.1.1實驗系統組成 173第1章 概述 10
1.1工業物聯網 10
1.2工業無線感測器網路 11
1.3工業場景對感測器網路性能影響 13
1.4工業無線感測器網路抗毀性定義 14
1.5研究趨勢與存在的問題 14
1.5.1 研究趨勢 14
1.5.2 存在的問題 16
1.6 本書研究的目的與意義 16
參考文獻 18
第2章 網路受損類型與抗毀性測度 20
2.1 網路受損類型 20
2.1.1 隨機性受損 20
2.1.2 被選擇性受損 20
2.1.3 組織性受損 22
2.2 受損起因 23
2.2.1 能耗失效 23
2.2.2 故障失效 23
2.2.3 攻擊失效 23
2.3抗毀性測度 25
2.3.1 非拓撲性測度 26
2.3.2 拓撲性測度 26
2.3.3 無線感測器網路抗毀性測度 27
2.3.4 工業無線感測器網路抗毀性測度設計 28
2.4 小結 29
參考文獻 29
第3章 抗毀性拓撲最佳化 34
3.1 研究現狀 34
3.1.1 無標度網路 34
3.1.2 小世界網路 36
3.2 分簇無標度局域世界演化模型 38
3.2.1 網路模型說明 38
3.2.2 拓撲演化模型 39
3.2.3 度分布理論分析 41
3.2.4 仿真結果與分析 44
3.3 基於小世界網路的長程連線布局策略 54
3.3.1 有向介數網路結構熵 54
3.3.2 長程連線布局策略 57
3.3.3 仿真結果與分析 58
3.4 本章小結 62
參考文獻 63
第4章 抗毀性容量最佳化 66
4.1 研究現狀 66
4.2 分簇網路級聯失效分析 67
4.2.1 負載-容量模型 67
4.2.2 負載分配策略 68
4.2.3 級聯失效抗毀性測度 69
4.2.4 能量無關的分簇演化模型 70
4.2.5 理論分析 72
4.2.6 仿真結果與分析 75
4.3 面向級聯失效的節點容量最佳化策略 79
4.3.1 擴容節點選擇策略研究 79
4.3.2 新增容量分配策略研究 81
4.4 本章小結 82
參考文獻 83
第5章 抗毀性路由最佳化 84
5.1 研究現狀 84
5.1.1 多路徑路由基本原理 84
5.1.2 多路徑路由典型算法 86
5.2 勢場建模方法 87
5.2.1 環境場 87
5.2.2 其它勢場 90
5.3 基於勢場的不相交多路徑容錯路由算法 91
5.3.1 算法流程說明 91
5.3.2 訊息與快取列表格式 92
5.3.3 主路徑建立過程 94
5.3.4 第2條路徑建立過程 97
5.3.5 退火機制 99
5.3.6 數據分發策略 99
5.3.7 路由維護機制 100
5.4 仿真結果與分析 101
5.5.1 仿真參數設定 101
5.5.2 勢場分析 102
5.5.3 不同參數設定下路由性能分析 105
5.5.4 不同算法路由性能對比分析 109
5.5 本章小結 111
參考文獻 111
第6章 網路故障檢測 113
6.1 研究現狀 113
6.2 故障分類 114
6.3 基於趨勢相關性的故障檢測算法 115
6.3.1 趨勢相關性 117
6.3.2 鄰域中值 117
6.3.3 故障檢測算法流程 118
6.3.4 故障檢測觸發機制 120
6.3.5 分簇故障檢測算法改進 122
6.4 仿真結果與分析 123
6.4.1 仿真實驗設定 123
6.4.2 仿真實驗結果 123
6.5 本章小結 128
參考文獻 128
第7章 網路故障診斷 130
7.1 研究現狀 130
7.2基於人工免疫理論的故障診斷相關概念 131
7.3 基於人工免疫理論的故障診斷算法 133
7.3.1 抗原分類 133
7.4 仿真結果與分析 137
7.4.1 仿真設定 137
7.4.2 仿真結果 138
7.4.3 診斷算法複雜度分析 140
7.5 本章小結 141
參考文獻 141
第8章 基於移動智慧型體的數據分層傳輸方案 143
8.1 研究現狀 143
8.3 問題描述 144
8.4 移動智慧型體調度方案設計 148
8.4.1 算法變數描述 148
8.4.2 非加工任務資源需求評估 150
8.4.3 非加工任務資源需求評估 151
8.5 仿真結果與分析 154
8.5.1度量指標和初始值設定 154
8.5.2 仿真結果 155
8.6 本章小結 157
參考文獻 157
第9章 抗毀性仿真測試平台 159
9.1研究現狀 159
9.2平台體系架構 160
9.3 功能模組設計 160
9.3.1 部署環境組件 160
9.3.2 個體節點組件 162
9.3.3 網路拓撲組件 162
9.3.4 路由組件 163
9.3.5 事件生成器 163
9.3.6 事件調度中心 164
9.3.7 數據動態統計與分析組件 165
9.3.8 數據靜態統計與分析組件 165
9.3.9 靜態/動態顯示組件 165
9.4 仿真流程設計 165
9.5 用戶界面設計 166
9.6 節點故障與外部環境關聯設定 167
9.6.1 故障機率函式 167
9.6.2 性能衰減函式 168
9.7 平台性能測試 169
9.7.1 對比性能測試 169
9.7.2 抗毀性功能測試 170
9.8 結論 171
參考文獻 172
第10章 實驗系統搭建與測試 173
10.1 實驗系統 173
10.1.1實驗系統組成 173
作者簡介
李文鋒，武漢理工大學二級教授，博士生導師。瑞典皇家工學院自治系統研究中心訪問學者，美國新澤西理工大學和美國紐約大學訪問教授。湖北省有突出貢獻的中青年專家。中國人工智慧學會智慧型製造專業委員會常務委員，中國機械工程學會機器人專業委員會委員，教育部高等學校物流管理與工程類教學指導委員會委員，IEEE 高級會員。主要研究方向為環境感知與系統協作控制，物流自動化與機器人技術，物流供應鏈仿真與規劃，物聯網與物流信息化技術，智慧型製造，人機工程與健康監護。先後承擔國家自然科學基金項目、國家“十一五”“十二五”科技支撐計畫項目、國家“863計畫”項目。先後發表科研論文近300篇，專著6本，有100餘篇次被三大檢索（SCI、EI、ISTP）收錄，獲國家發明專利10多項。先後獲得省部級科技進步一等獎2項、二等獎7項、三等獎1項。符修文，男，河南洛陽人，講師，博士。博士畢業於武漢理工大學機械工程專業，現就職於上海海事大學物流科學與工程研究院。主要研究方向為工業無線感測器網路，已發表論文12篇，其中SCI/EI檢索論文8篇，獲得國家授權發明專利3項。
