無線感測器網路：原理、設計和套用

無線感測器網路可行的解決方案、實證系統、案例研究的設計以和套用均來自作者近年的研發工作。

基本介紹

• 中文名：無線感測器網路：原理、設計和套用
• 作者：[英]楊雙華(Shuang Hua Yang)
• 原作品：Wireless sensor networks：principles，design and applications
• 譯者：張燕
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2015年05月
• 定價：68.00
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787111495703
• 叢書名：國際信息工程先進技術譯叢

內容簡介

本書是關於無線感測器網路原理、設計和套用的學術專著，系統闡述了無線感測器網路的原理，深入探討了設計過程和套用實例。本書內容包括，無線感測器網路的原理、硬體和嵌入式軟體設計、路由策略、匯聚節點位置的最佳化布局、與IEEE 80211b系統的互擾抑制、感測器數據融合與事件檢測、安全防禦、移動目標的定位與跟蹤、面向物流管理的無線射頻識別與無線感測器網路的混合網路、物聯網，以及智慧型家居系統和建築物消防安全防護。

本書面向的主要讀者是在校大學生，其次是研究和開發人員。本書也適合任何有興趣深入了解無線感測器網路的讀者。

目錄

譯者序

原書致謝

原書前言

第1章 緒論

1.1無線通信技術

1.2無線感測器網路

1.3無線感測器網路的套用領域

1.4無線感測器網路設計與實現中的挑戰

1.5本書的目標

參考文獻

第2章 無線感測器網路的原理

2.1引言

2.2 IEEE 802.15.4協定和無線感測器網路

2.2.1開放式系統互聯模型和無線感測器網路協定棧

2.2.2 IEEE 802.15.4協定概述

2.2.3全功能設備和精簡功能設備

2.2.4 IEEE 802.15.4協定的拓撲結構

2.2.5 IEEE 802.15.4協定的無線系統多路訪問

2.3 使用IEEE 802.15.4協定構建無線感測器網路

2.3.1無線信道評估

2.3.2網路初始化

2.3.3網路構建公告

2.3.4監聽/啟動連線申請

2.3.5監聽/啟動移除申請

2.3.6網路命令傳送/接收

2.3.7數據傳送和接收

2.3.8時隙和非時隙具有衝突避免的載波偵聽多路訪問

2.3.9 IEEE 802.15.4協定的數據傳輸小結

2.4 ZigBee和無線感測器網路

2.4.1 ZigBee協定棧結構

2.4.2 ZigBee拓撲結構

2.4.3 ZigBee地址分配方案

2.4.4 ZigBee管理機制

2.5 6LoWPAN和無線感測器網路

2.6小結

參考文獻

第3章 無線感測器網路的硬體設計

3.1通用無線感測器網路節點體系結構

3.2片上系統和基於組件設計

3.3設計準則

3.3.1微處理器的選擇

3.3.2通信設備選擇

3.3.3感測器設計

3.3.4電源設計

3.4設計案例

3.4.1溫度感測器設計

3.4.2一氧化碳感測器設計

3.4.3感測器節點電路設計

3.5電源管理

3.6能量捕獲

3.6.1太陽能捕獲單元

3.6.2最大功率點跟蹤單元

3.6.3電源管理單元

3.6.4設計案例

3.7小結

參考文獻

第4章 無線感測器網路的嵌入式軟體設計

4.1引言

4.2無線感測器網路的嵌入式軟體設計

4.2.1基於Jennic ZigBee的套用開發

4.2.2基於Contiki 6LowPAN的套用開發

4.3感測器驅動程式設計

4.3.1感測器驅動程式設計一般步驟

4.3.2模擬流量感測器驅動程式設計

4.3.3數字溫度感測器驅動程式設計

4.4基於IEEE 802.15.4的無線感測器網路實現

4.5無線感測器網路與外部公共網路的橋接

4.6小結

參考文獻

第5章 無線感測器網路中的路由技術

5.1引言

5.2無線感測器網路中的路由協定分類

5.2.1平面路由協定

5.2.2分層路由協定

5.2.3基於地理位置的路由協定

5.3 Adhoc網路按需距離矢量路由協定

5.3.1 Adhoc網路按需距離矢量路由協定原理

5.3.2 Adhoc網路按需距離矢量路由協定的訊息格式

5.3.3 Adhoc網路按需距離矢量路由協定簡化版本的實現

5.4簇樹路由協定

5.4.1單簇網路

5.4.2多簇網路

5.5能量感知路由協定

5.6小結

參考文獻

第6章匯聚節點位置的最佳化布局

6.1引言

6.2匯聚節點位置布局的挑戰

6.3匯聚節點位置布局方法的分類

6.3.1匯聚節點的靜態位置布局

6.3.2動態匯聚節點位置布局

6.3.3移動匯聚節點位置布局

6.4靜態多匯聚節點的位置布局最佳化

6.4.1系統假設

6.4.2簡化路由協定

6.4.3能耗模型

6.4.4多匯聚節點的位置布局最佳化

6.5位置布局最佳化問題的求解

6.6小結

參考文獻

第7章 無線感測器網路與IEEE 802.11b系統的互擾抑制

7.1引言

7.2無線感測器網路的共存與互擾

7.3性能指標

7.3.1物理層性能指標

7.3.2媒體訪問控制層性能指標

7.4 IEEE 802.15.4中的共存機制

7.4.1直接序列擴頻

7.4.2頻分多址

7.4.3具有衝突避免的載波偵聽多路訪問

7.5 IEEE 802.11b和IEEE 802.15.4間的互擾抑制

7.5.1頻段分離

7.5.2能量互擾和物理分離

7.5.3 IEEE 802.15.4中的互擾抑制建議

7.6先進互擾抑制策略

7.6.1自適應互擾感知的多信道分簇

7.6.2自適應無線信道分配

7.6.3連續數據傳輸

7.6.4多跳數據傳輸控制

7.7實驗研究

7.7.1單跳傳輸

7.7.2多跳傳輸

7.8小結

參考文獻

第8章感測器數據融合和事件檢測

8.1引言

8.1.1感測器數據特徵

8.2感測器數據融合技術

8.2.1感測器數據預處理

8.2.2感測器數據挖掘

8.2.3感測器數據後處理

8.3事件檢測

8.3.1基於閾值的事件檢測

8.3.2基於時空模式的事件檢測

8.4具有鄰里支持的通用感測器狀態模型

8.4.1通用感測器狀態模型

8.4.2鄰里支持模型

8.5基於感測器狀態模型的事件檢測

8.5.1基於閾值的事件檢測

8.5.2基於時空模式的事件檢測

8.6感測器網路資料庫

8.7小結

參考文獻

第9章 無線感測器網路安全防禦

9.1開放式系統互聯安全防禦的基本概念

9.2無線感測器網路安全防禦的挑戰

9.3無線感測器網路面臨的攻擊分類

9.4 ZigBee安全防禦服務

9.4.1用於ZigBee安全防禦的密碼學

9.4.2 ZigBee安全密鑰和信任中心

9.4.3密鑰傳輸與密鑰構建

9.5防禦拒絕服務攻擊的典型策略

9.6基於無線感測器網路的智慧型家居系統拒絕服務深攻擊的防禦

9.6.1虛擬家居：拒絕服務攻擊監視和防禦觸發

9.6.2遠程家居伺服器和拒絕服務防禦伺服器

9.6.3虛擬家居：拒絕服務攻擊轉移機制

9.6.4虛擬家居的實現

9.7利用虛擬家居防禦拒絕服務對智慧型家居的攻擊的實現

9.7.1遠程家居客戶端

9.7.2遠程家居伺服器

9.7.3拒絕服務防禦伺服器

9.7.4家居網關

9.8測評

9.8.1攻擊工具

9.8.2基於無線感測器網路智慧型家居的拒絕服務深攻擊的分析

9.8.3家庭網關上拒絕服務深攻擊的分析

9.9小結

參考文獻

第10章 移動目標的定位與跟蹤

10.1引言

10.2距離測定

10.2.1接收端信號強度指示

10.2.2鏈路質量指示

10.2.3信號到達時間

10.2.4信號到達的時間差

10.3定位方法

10.3.1三角定位法

10.3.2指紋定位法

10.3.3質心定位法

10.4定位準確度的提高

10.4.1環境因素的引入

10.4.2無線信號異常值的消除

10.4.3進化最佳化算法

10.5多移動目標跟蹤

10.6案例研究：地下隧道移動目標跟蹤

10.7小結

參考文獻

第11章 面向物流管理的無線射頻識別/無線感測器網路的混合網路

11.1引言

11.2無線射頻識別技術

11.2.1無線射頻識別標籤

11.2.2無線射頻識別讀取設備

11.3無線射頻識別與感測器的混合網路

11.3.1讀取式感測器

11.3.2標籤式感測器

11.4通用無線射頻識別與感測器混合網路體系結構

11.5人道救援物流管理可行方案

11.6小結

參考文獻

第12章 物聯網

12.1引言

12.2物聯網的特徵與挑戰

12.3無線感測器網路與網際網路連線

12.3.1前端代理解決方案

12.3.2網關解決方案

12.3.3TCP/IP解決方案

12.4面向服務的物聯網體系結構

12.4.1感測器服務發布

12.4.2本地歷史資料庫

12.4.3感測器域名伺服器

12.4.4實施方案

12.5應急回響物聯網的可行實現

12.6小結

參考文獻

第13章 基於ZigBee的智慧型家居系統：IndeedNet

13.1引言

13.2現有智慧型家居系統的分析

13.3智慧型家居系統體系結構

13.4系統實現

13.4.1基於ZigBee的智慧型家居系統的實現

13.4.2智慧型家居網關的實現

13.4.3虛擬家居的實現

13.4.4智慧型家居設備開發

13.5系統測評

13.6結論

參考文獻

第14章 建築物消防安全防護：SafetyNET

14.1引言

14.2系統架構

14.3 SafetyNET專用設備

14.4移動消防車載網路

14.5 SafetyNET無線感測器網路

14.5.1 SafetyNET協調器

14.5.2 SafetyNET路由器

14.5.3 SafetyNET終端設備

14.5.4 SafetyNET適配器

14.6現場試驗

14.7小結

參考文獻

第15章 結論

15.1總結

15.2未來發展研究展望

參考文獻

名詞術語