無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理及應(yīng)用（第2版）

目錄

第1章緒論

1.1WSN的基本概念

1.1.1無線網(wǎng)絡(luò)的描述

1.1.2WSN的定義

1.1.3WSN系統(tǒng)的組成

1.2WSN的特點(diǎn)

1.2.1與無線自組網(wǎng)的區(qū)別

1.2.2與現(xiàn)場總線的區(qū)別

1.2.3傳感器節(jié)點(diǎn)的限制

1.2.4WSN的特點(diǎn)

1.3WSN的關(guān)鍵性能指標(biāo)

1.4傳感器的類型

1.4.1傳感器的基礎(chǔ)知識

1.4.2傳感器的分類

1.4.3常見傳感器的類型介紹

1.4.4傳感器的基本特性

1.5WSN的應(yīng)用

習(xí)題1

第2章WSN開發(fā)環(huán)境

2.1概述

2.2WSN平臺硬件設(shè)計(jì)

2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2.2節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求

2.2.3節(jié)點(diǎn)的模塊化設(shè)計(jì)

2.2.4傳感器節(jié)點(diǎn)開發(fā)實(shí)例

2.2.5常見傳感器節(jié)點(diǎn)

2.3WSN的操作系統(tǒng)

2.3.1概述

2.3.2nesC語言

2.3.3TinyOS組件模型

2.3.4TinyOS通信模型

2.3.5TinyOS事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制

2.3.6調(diào)度策略

2.3.7能量管理機(jī)制

2.3.8LED燈閃爍實(shí)驗(yàn)分析

2.4現(xiàn)代WSN典型實(shí)驗(yàn)平臺

2.4.1硬件系統(tǒng)的組成

2.4.2硬件組件介紹

2.4.3傳感器節(jié)點(diǎn)

2.4.4路由器節(jié)點(diǎn)

2.5ZigBee硬件平臺

2.5.1CC2530芯片的特點(diǎn)

2.5.2CC2530片上8051內(nèi)核

2.5.3CC2530主要特征外設(shè)

2.5.4CC2530無線收發(fā)器

2.5.5CC2530開發(fā)環(huán)境

習(xí)題2

第3章WSN拓?fù)淇刂婆c覆蓋技術(shù)

3.1WSN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.1.1平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.1.2分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.1.3混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.1.4Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3.2拓?fù)淇刂?

3.2.1概述

3.2.2拓?fù)淇刂频囊饬x

3.2.3拓?fù)淇刂圃O(shè)計(jì)目標(biāo)

3.3功率控制

3.4層次性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制方法

3.5啟發(fā)機(jī)制

3.6覆蓋

3.6.1覆蓋理論基礎(chǔ)

3.6.2覆蓋感知模型

3.6.3覆蓋算法分類

3.6.4典型覆蓋算法

3.6.5覆蓋能效評價(jià)指標(biāo)

3.7傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋控制

習(xí)題3

第4章WSN通信與組網(wǎng)技術(shù)

4.1WSN協(xié)議結(jié)構(gòu)

4.1.1傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議OSI參考模型

4.1.2WSN協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)

4.2物理層

4.2.1物理層概述

4.2.2通信信道分配

4.2.3WSN物理層的設(shè)計(jì)

4.3數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議

4.4網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

4.5傳輸層協(xié)議

4.5.1EventtoSink傳輸

4.5.2SinktoSensors傳輸

4.6應(yīng)用層協(xié)議

4.6.1傳感器管理協(xié)議

4.6.2任務(wù)分派與數(shù)據(jù)廣播協(xié)議

4.6.3傳感器查詢與數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議

4.7MAC協(xié)議

4.7.1MAC協(xié)議的分類

4.7.2IEEE 802.11協(xié)議

4.7.3基于競爭的MAC協(xié)議

4.7.4基于時(shí)分復(fù)用的MAC協(xié)議

4.8路由協(xié)議

4.8.1路由協(xié)議概述

4.8.2平面路由協(xié)議

4.8.3層次路由協(xié)議

4.8.4能量感知路由

習(xí)題4

第5章WSN支撐技術(shù)

5.1時(shí)間同步

5.1.1時(shí)鐘同步問題

5.1.2時(shí)間同步問題

5.1.3時(shí)間同步基礎(chǔ)

5.1.4時(shí)間同步協(xié)議

5.2定位技術(shù)

5.2.1基本描述

5.2.2節(jié)點(diǎn)位置的計(jì)算方法

5.2.3基于測距的定位算法

5.2.4距離無關(guān)的定位算法

5.2.5典型的定位系統(tǒng)

5.3數(shù)據(jù)融合

5.3.1數(shù)據(jù)融合的基本概念

5.3.2數(shù)據(jù)融合分類

5.3.3基于組播樹數(shù)據(jù)融合算法實(shí)現(xiàn)

5.4能量管理

5.4.1能量管理的意義

5.4.2電源節(jié)能方法

5.4.3動(dòng)態(tài)能量管理

5.5容錯(cuò)技術(shù)

5.5.1容錯(cuò)技術(shù)的基本描述

5.5.2故障模型

5.5.3故障檢測與診斷

5.5.4故障修復(fù)

5.6QoS保證

5.6.1QoS概述

5.6.2QoS研究

5.7安全技術(shù)

5.7.1安全攻擊

5.7.2安全協(xié)議

5.7.3安全管理

習(xí)題5

第6章WSN協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

6.1IEEE 1451系列標(biāo)準(zhǔn)

6.2IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)

6.2.1IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)概述

6.2.2物理層

6.2.3MAC子層

6.2.4符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)例

6.3ZigBee協(xié)議棧原理

6.3.1概述

6.3.2尋址

6.3.3綁定

6.3.4路由

6.3.5ZDO消息請求

6.3.6便攜式設(shè)備

6.3.7端到端確認(rèn)

6.3.8其他

6.3.9安全

6.3.10ZigBee系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

6.3.11符合ZigBee規(guī)范的傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)例

6.4藍(lán)牙

6.4.1藍(lán)牙協(xié)議棧簡介

6.4.2藍(lán)牙協(xié)議棧分析

6.4.3藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展趨勢

6.5UWB技術(shù)

6.5.1概述

6.5.2UWB主流技術(shù)

6.5.3UWB的發(fā)展趨勢

6.6紅外線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

6.7短距離無線通信技術(shù)特點(diǎn)比較

習(xí)題6

第7章WSN接入技術(shù)

7.1多網(wǎng)融合體系結(jié)構(gòu)

7.2面向WSN接入

7.2.1概述

7.2.2面向以太網(wǎng)的WSN接入

7.2.3面向無線局域網(wǎng)的WSN接入

7.2.4面向移動(dòng)通信網(wǎng)的WSN接入

7.3WSN接入Internet

7.3.1概述

7.3.2WSN接入Internet結(jié)構(gòu)

7.3.3WSN接入Internet方法

7.3.4WSN接入Internet體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

7.4WSN服務(wù)提供方法

7.4.1服務(wù)提供體系

7.4.2服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)中間件

7.4.3服務(wù)提供步驟

7.5多網(wǎng)融合網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)

7.5.1網(wǎng)關(guān)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

7.5.2現(xiàn)代WSN網(wǎng)關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺

7.6網(wǎng)關(guān)接入外部基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)

習(xí)題7

第8章WSN的應(yīng)用

8.1基于WSN路況信息監(jiān)測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

8.1.1路面參數(shù)監(jiān)測傳感器選擇

8.1.2道路車流量監(jiān)測的傳感器

8.1.3交通參數(shù)監(jiān)測技術(shù)

8.1.4交通參數(shù)監(jiān)測的實(shí)施方案

8.2基于WSN的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

8.2.1智能家居的基本描述

8.2.2智能家居系統(tǒng)的整體架構(gòu)

8.2.3節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

8.2.4終端節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

8.2.5節(jié)點(diǎn)軟件部分設(shè)計(jì)

8.2.6節(jié)點(diǎn)功能的實(shí)現(xiàn)

8.2.7節(jié)點(diǎn)能量控制

8.2.8智能家居網(wǎng)關(guān)分析

8.2.9智能家居網(wǎng)關(guān)通信技術(shù)

8.2.10智能家居網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計(jì)

8.2.11智能家居網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)

8.2.12智能家居網(wǎng)關(guān)操作系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)移植

8.2.13智能家居網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

8.2.14智能家居系統(tǒng)演示平臺搭建

8.3基于TinyOS的WSN定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

8.3.1定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

8.3.2定位系統(tǒng)算法選擇

8.3.3WSN節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

8.3.4TinyOS程序編譯與移植

8.3.5RSSI定位的TinyOS實(shí)現(xiàn)

8.3.6未知節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

8.3.7信標(biāo)節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

8.3.8網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

8.3.9實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

8.3.10無線傳輸損耗模型分析與驗(yàn)證

習(xí)題8


第9章WSN與物聯(lián)網(wǎng)

9.1物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

9.1.1物聯(lián)網(wǎng)的興起

9.1.2物聯(lián)網(wǎng)的定義

9.1.3物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

9.1.4物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)

9.1.5物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

9.2RFID與WSN的整合

9.2.1RFID的基礎(chǔ)理論

9.2.2RFID和WSN整合的原因

9.2.3RFID標(biāo)簽與傳感器的整合

9.2.4RFID標(biāo)簽與傳感器節(jié)點(diǎn)的整合

9.2.5讀寫器與傳感器節(jié)點(diǎn)的整合

9.2.6RFID和傳感器的整合

9.3物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的WSN

9.4基于RFID的WSN車載信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9.4.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

9.4.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

9.4.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊

9.4.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

9.4.5應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

9.4.6系統(tǒng)軟件測試

習(xí)題9

參考文獻(xiàn)