無線傳感器網絡智能技術與應用

目錄

第1章緒論

1.1WSN的基本概念

1.1.1無線網絡的描述

1.1.2WSN的定義

1.1.3WSN系統的組成

1.2WSN的特征描述

1.2.1與無線自組網的區別

1.2.2與現場總線的區別

1.2.3傳感器節點的限制

1.2.4WSN的主要特點

1.3WSN的關鍵性能指標

1.4WSN的應用

1.5WSN的發展歷史

1.5.1計算設備的演化歷史

1.5.2WSN發展的三個階段

1.5.3WSN的新興研究領域

1.6傳感器與WSN的發展趨勢

1.6.1傳感器的發展趨勢

1.6.2WSN的發展趨勢

習題1

第2章WSN傳感技術

2.1傳感器的基礎知識

2.2傳感器的基本特性

2.3傳感器的分類

2.4常用的傳感器

2.4.1能量控制型傳感器

2.4.2能量轉換型傳感器

2.4.3光敏傳感器

2.4.4氣敏、濕敏傳感器

2.4.5生物傳感器

2.4.6集成傳感器

2.5智能傳感器

2.5.1智能傳感器的定義

2.5.2智能傳感器的組成

2.5.3智能傳感器的特點

2.5.4智能傳感器的應用

2.6機器人傳感器

2.6.1機器人傳感器網絡

2.6.2視覺傳感器

2.6.3聽覺傳感器

2.6.4觸覺傳感器

2.6.5嗅覺傳感器

2.6.6味覺傳感器

2.6.7無線傳感器與機器人

2.7圖像傳感技術

2.7.1固態圖像傳感器

2.7.2紅外圖像傳感器

2.7.3超導圖像傳感器

2.7.4圖像傳感器

2.8射頻識別傳感技術

2.8.1RFID的定義

2.8.2RFID系統的基本構成

2.8.3RFID和WSN整合的原因

2.8.4RFID標簽與傳感器的整合

2.8.5RFID標簽與傳感器節點的整合

2.8.6讀寫器與傳感器節點的整合

2.8.7RFID和傳感器的整合

習題2

第3章WSN開發環境

3.1WSN概述

3.2WSN平臺硬件設計

3.2.1系統結構圖

3.2.2節點設計內容與要求

3.2.3節點的模塊化設計

3.2.4傳感器節點開發實例

3.2.5常見傳感器節點

3.3WSN的操作系統

3.3.1WSN的操作系統概述

3.3.2nesC語言

3.3.3TinyOS組件模型

3.3.4TinyOS通信模型

3.3.5TinyOS事件驅動機制

3.3.6調度策略

3.3.7能量管理機制

3.3.8LED燈閃爍實驗分析

3.4現代WSN典型實驗平臺

3.4.1硬件系統的組成

3.4.2硬件組件介紹

3.4.3傳感器節點

3.4.4路由器節點

3.5ZigBee硬件平臺

3.5.1CC2530芯片的特點

3.5.2CC2530片上8051內核

3.5.3CC2530主要特征外設

3.5.4CC2530無線收發器

3.5.5CC2530開發環境

3.6WSN仿真

3.6.1WSN仿真的特點

3.6.2通用網絡仿真平臺

3.6.3針對WSN的仿真平臺

3.6.4WSN工程測試床

習題3

第4章WSN拓撲控制與覆蓋技術

4.1WSN拓撲結構

4.1.1平面網絡結構

4.1.2分級網絡結構

4.1.3混合網絡結構

4.1.4Mesh網絡結構

4.2拓撲控制

4.2.1拓撲控制概述

4.2.2拓撲控制的意義

4.2.3拓撲控制的設計目標

4.3功率控制

4.4層次性拓撲結構控制方法

4.5啟發機制

4.6覆蓋

4.6.1覆蓋理論基礎

4.6.2覆蓋感知模型

4.6.3覆蓋算法分類

4.6.4典型覆蓋算法

4.6.5覆蓋能效評價指標

4.7傳感器網絡的覆蓋控制

習題4

第5章WSN通信與組網技術

5.1WSN協議結構

5.1.1傳統網絡協議OSI參考模型

5.1.2WSN協議的分層結構

5.2物理層

5.2.1物理層概述

5.2.2通信信道分配

5.2.3WSN物理層的設計

5.3數據鏈路層協議

5.4網絡層協議

5.5傳輸層協議

5.5.1EventtoSink傳輸

5.5.2SinktoSensors傳輸

5.6應用層協議

5.6.1傳感器管理協議

5.6.2任務分派與數據廣播協議

5.6.3傳感器查詢與數據分發協議

5.7MAC協議

5.7.1MAC協議的分類

5.7.2IEEE 802.11協議

5.7.3基於競爭的MAC協議

5.7.4基於時分復用的MAC協議

5.8路由協議

5.8.1路由協議概述

5.8.2平面路由協議

5.8.3層次路由協議

5.8.4能量感知路由

習題5

第6章WSN支撐技術

6.1時間同步

6.1.1時鐘同步問題

6.1.2時間同步問題

6.1.3時間同步基礎

6.1.4時間同步協議

6.2定位技術

6.2.1基本描述

6.2.2節點位置的計算方法

6.2.3基於測距的定位算法

6.2.4距離無關的定位算法

6.2.5典型的定位系統

6.3數據融合

6.3.1數據融合的基本概念

6.3.2數據融合的分類

6.3.3基於組播樹的數據融合算法的實現

6.4能量管理

6.4.1能量管理的意義

6.4.2電源節能方法

6.4.3動態能量管理

6.5容錯技術

6.5.1容錯技術的基本描述

6.5.2故障模型

6.5.3故障檢測與診斷

6.5.4故障修復

6.6QoS保證

6.6.1QoS概述

6.6.2QoS研究

6.7安全技術

6.7.1安全攻擊

6.7.2安全協議

6.7.3安全管理

習題6

第7章WSN協議技術標準

7.1IEEE 1451系列標準

7.2IEEE 802.15.4標準

7.2.1IEEE 802.15.4標準概述

7.2.2物理層

7.2.3MAC層

7.2.4符合IEEE 802.15.4標準的傳感器網絡實例

7.3ZigBee協議棧原理

7.3.1概述

7.3.2尋址

7.3.3綁定

7.3.4路由

7.3.5ZDO消息請求

7.3.6便攜式設備

7.3.7端到端確認

7.3.8其他

7.3.9安全

7.3.10ZigBee系統軟件的設計

7.3.11符合ZigBee規範的傳感器網絡實例

7.4藍牙

7.4.1藍牙協議棧簡介

7.4.2藍牙協議棧分析

7.4.3藍牙技術的發展趨勢

7.5UWB技術

7.5.1概述

7.5.2UWB主流技術

7.5.3UWB的發展趨勢

7.6WiFi技術

7.6.1概述

7.6.2WiFi協議架構

7.6.3WiFi技術的應用

7.7紅外線數據傳輸技術

7.8短距離無線通信技術特點比較

習題7

第8章WSN接入技術

8.1多網融合體系結構

8.2面向WSN接入

8.2.1概述

8.2.2面向以太網的WSN接入

8.2.3面向無線局域網的WSN接入

8.2.4面向移動通信網的WSN接入

8.3WSN接入Internet

8.3.1概述

8.3.2WSN接入Internet結構

8.3.3WSN接入Internet的方法

8.3.4WSN接入Internet體系結構設計

8.4WSN服務提供方法

8.4.1服務提供體系

8.4.2服務提供網絡中間件

8.4.3服務提供步驟

8.5多網融合網關的硬件設計

8.5.1網關總體結構設計

8.5.2現代WSN網關實驗平臺

8.6網關接入外部基礎設施網絡的實現

習題8

第9章WSN的應用

9.1基於WSN路況信息監測技術的實現

9.1.1路面參數監測傳感器選擇

9.1.2道路車流量監測的傳感器

9.1.3交通參數監測技術

9.1.4交通參數監測的實施方案

9.2基於WSN的智能家居系統設計與實現

9.2.1智能家居的基本描述 

9.2.2智能家居系統的整體架構

9.2.3節點硬件設計

9.2.4終端節點硬件設計

9.2.5節點軟件部分設計

9.2.6節點功能的實現

9.2.7節點能量控制

9.2.8智能家居網關分析

9.2.9智能家居網關通信技術

9.2.10智能家居網關總體設計

9.2.11智能家居網關硬件設計

9.2.12智能家居網關操作系統及驅動移植

9.2.13智能家居網關應用軟件設計

9.2.14智能家居系統演示平臺搭建

9.3基於TinyOS的WSN定位系統的設計

9.3.1定位系統設計的原則

9.3.2定位系統算法選擇

9.3.3WSN節點硬件設計

9.3.4TinyOS程序編譯與移植

9.3.5RSSI定位的TinyOS實現

9.3.6未知節點程序設計

9.3.7信標節點程序設計

9.3.8網關節點程序設計

9.3.9實驗測試結果

9.3.10無線傳輸損耗模型分析與驗證

9.4WSN的移動機器人的定位

9.4.1移動機器人的定位的基本概念

9.4.2基於RSSI的WSN的定位

9.4.3CC2530中機器人的定位的實現

9.4.4定位性能的評價標準 

習題9

第10章WSN與人工智能物聯網

10.1人工智能

10.1.1人工智能的定義

10.1.2人工智能的產業鏈

10.1.3人工智能的幾個關鍵技術

10.1.4人工智能的應用

10.2物聯網

10.2.1物聯網的興起

10.2.2物聯網的定義

10.2.3物聯網的特點

10.2.4物聯網的技術架構

10.2.5物聯網的關鍵技術

10.2.6物聯網下的WSN

10.2.7基於RFID的車載信息服務系統

10.2.8物聯網的應用

10.3人工智能物聯網

10.3.1AIoT的基本概念

10.3.2AIoT的關鍵技術

10.3.3AIoT的應用

10.3.4AIoT的發展

10.4水下無線傳感器網絡

10.4.1水下無線傳感器網絡的基本概念

10.4.2水下無線傳感器網絡的架構

10.4.3水下無線傳感器網絡的通信技術

10.4.4水下無線傳感器網絡的應用

習題10

參考文獻