无线传感器网络：原理、设计和应用

书籍目录

译者序

原书致谢

原书前言

第1章 绪论

1.1无线通信技术

1.2无线传感器网络

1.3无线传感器网络的应用领域

1.4无线传感器网络设计与实现中的挑战

1.5本书的目标

参考文献

第2章 无线传感器网络的原理

2.1引言

2.2 IEEE 802.15.4协议和无线传感器网络

2.2.1开放式系统互联模型和无线传感器网络协议栈

2.2.2 IEEE 802.15.4协议概述

2.2.3全功能设备和精简功能设备

2.2.4 IEEE 802.15.4协议的拓扑结构

2.2.5 IEEE 802.15.4协议的无线系统多路访问

2.3 使用IEEE 802.15.4协议构建无线传感器网络

2.3.1无线信道评估

2.3.2网络初始化

2.3.3网络构建公告

2.3.4监听/启动连接申请

2.3.5监听/启动移除申请

2.3.6网络命令发送/接收

2.3.7数据发送和接收

2.3.8时隙和非时隙具有冲突避免的载波侦听多路访问

2.3.9 IEEE 802.15.4协议的数据传输小结

2.4 ZigBee和无线传感器网络

2.4.1 ZigBee协议栈结构

2.4.2 ZigBee拓扑结构

2.4.3 ZigBee地址分配方案

2.4.4 ZigBee管理机制

2.5 6LoWPAN和无线传感器网络

2.6小结

参考文献

第3章 无线传感器网络的硬件设计

3.1通用无线传感器网络节点体系结构

3.2片上系统和基于组件设计

3.3设计准则

3.3.1微处理器的选择

3.3.2通信设备选择

3.3.3传感器设计

3.3.4电源设计

3.4设计案例

3.4.1温度传感器设计

3.4.2一氧化碳传感器设计

3.4.3传感器节点电路设计

3.5电源管理

3.6能量捕获

3.6.1太阳能捕获单元

3.6.2最大功率点跟踪单元

3.6.3电源管理单元

3.6.4设计案例

3.7小结

参考文献

第4章 无线传感器网络的嵌入式软件设计

4.1引言

4.2无线传感器网络的嵌入式软件设计

4.2.1基于Jennic ZigBee的应用开发

4.2.2基于Contiki 6LowPAN的应用开发

4.3传感器驱动程序设计

4.3.1传感器驱动程序设计一般步骤

4.3.2模拟流量传感器驱动程序设计

4.3.3数字温度传感器驱动程序设计

4.4基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络实现

4.5无线传感器网络与外部公共网络的桥接

4.6小结

参考文献

第5章 无线传感器网络中的路由技术

5.1引言

5.2无线传感器网络中的路由协议分类

5.2.1平面路由协议

5.2.2分层路由协议

5.2.3基于地理位置的路由协议

5.3 Adhoc网络按需距离矢量路由协议

5.3.1 Adhoc网络按需距离矢量路由协议原理

5.3.2 Adhoc网络按需距离矢量路由协议的消息格式

5.3.3 Adhoc网络按需距离矢量路由协议简化版本的实现

5.4簇树路由协议

5.4.1单簇网络

5.4.2多簇网络

5.5能量感知路由协议

5.6小结

参考文献

第6章汇聚节点位置的优化布局

6.1引言

6.2汇聚节点位置布局的挑战

6.3汇聚节点位置布局方法的分类

6.3.1汇聚节点的静态位置布局

6.3.2动态汇聚节点位置布局

6.3.3移动汇聚节点位置布局

6.4静态多汇聚节点的位置布局优化

6.4.1系统假设

6.4.2简化路由协议

6.4.3能耗模型

6.4.4多汇聚节点的位置布局优化

6.5位置布局优化问题的求解

6.6小结

参考文献

第7章 无线传感器网络与IEEE 802.11b系统的互扰抑制

7.1引言

7.2无线传感器网络的共存与互扰

7.3性能指标

7.3.1物理层性能指标

7.3.2媒体访问控制层性能指标

7.4 IEEE 802.15.4中的共存机制

7.4.1直接序列扩频

7.4.2频分多址

7.4.3具有冲突避免的载波侦听多路访问

7.5 IEEE 802.11b和IEEE 802.15.4间的互扰抑制

7.5.1频段分离

7.5.2能量互扰和物理分离

7.5.3 IEEE 802.15.4中的互扰抑制建议

7.6先进互扰抑制策略

7.6.1自适应互扰感知的多信道分簇

7.6.2自适应无线信道分配

7.6.3连续数据传输

7.6.4多跳数据传输控制

7.7实验研究

7.7.1单跳传输

7.7.2多跳传输

7.8小结

参考文献

第8章传感器数据融合和事件检测

8.1引言

8.1.1传感器数据特征

8.2传感器数据融合技术

8.2.1传感器数据预处理

8.2.2传感器数据挖掘

8.2.3传感器数据后处理

8.3事件检测

8.3.1基于阈值的事件检测

8.3.2基于时空模式的事件检测

8.4具有邻里支持的通用传感器状态模型

8.4.1通用传感器状态模型

8.4.2邻里支持模型

8.5基于传感器状态模型的事件检测

8.5.1基于阈值的事件检测

8.5.2基于时空模式的事件检测

8.6传感器网络数据库

8.7小结

参考文献

第9章 无线传感器网络安全防御

9.1开放式系统互联安全防御的基本概念

9.2无线传感器网络安全防御的挑战

9.3无线传感器网络面临的攻击分类

9.4 ZigBee安全防御服务

9.4.1用于ZigBee安全防御的密码学

9.4.2 ZigBee安全密钥和信任中心

9.4.3密钥传输与密钥构建

9.5防御拒绝服务攻击的典型策略

9.6基于无线传感器网络的智能家居系统拒绝服务深攻击的防御

9.6.1虚拟家居：拒绝服务攻击监视和防御触发

9.6.2远程家居服务器和拒绝服务防御服务器

9.6.3虚拟家居：拒绝服务攻击转移机制

9.6.4虚拟家居的实现

9.7利用虚拟家居防御拒绝服务对智能家居的攻击的实现

9.7.1远程家居客户端

9.7.2远程家居服务器

9.7.3拒绝服务防御服务器

9.7.4家居网关

9.8测评

9.8.1攻击工具

9.8.2基于无线传感器网络智能家居的拒绝服务深攻击的分析

9.8.3家庭网关上拒绝服务深攻击的分析

9.9小结

参考文献

第10章 移动目标的定位与跟踪

10.1引言

10.2距离测定

10.2.1接收端信号强度指示

10.2.2链路质量指示

10.2.3信号到达时间

10.2.4信号到达的时间差

10.3定位方法

10.3.1三角定位法

10.3.2指纹定位法

10.3.3质心定位法

10.4定位准确度的提高

10.4.1环境因素的引入

10.4.2无线信号异常值的消除

10.4.3进化优化算法

10.5多移动目标跟踪

10.6案例研究：地下隧道移动目标跟踪

10.7小结

参考文献

第11章 面向物流管理的无线射频识别/无线传感器网络的混合网络

11.1引言

11.2无线射频识别技术

11.2.1无线射频识别标签

11.2.2无线射频识别读取设备

11.3无线射频识别与传感器的混合网络

11.3.1读取式传感器

11.3.2标签式传感器

11.4通用无线射频识别与传感器混合网络体系结构

11.5人道救援物流管理可行方案

11.6小结

参考文献

第12章 物联网

12.1引言

12.2物联网的特征与挑战

12.3无线传感器网络与因特网连接

12.3.1前端代理解决方案

12.3.2网关解决方案

12.3.3TCP/IP解决方案

12.4面向服务的物联网体系结构

12.4.1传感器服务发布

12.4.2本地历史数据库

12.4.3传感器域名服务器

12.4.4实施方案

12.5应急响应物联网的可行实现

12.6小结

参考文献

第13章 基于ZigBee的智能家居系统：IndeedNet

13.1引言

13.2现有智能家居系统的分析

13.3智能家居系统体系结构

13.4系统实现

13.4.1基于ZigBee的智能家居系统的实现

13.4.2智能家居网关的实现

13.4.3虚拟家居的实现

13.4.4智能家居设备开发

13.5系统测评

13.6结论

参考文献

第14章 建筑物消防安全防护：SafetyNET

14.1引言

14.2系统架构

14.3 SafetyNET专用设备

14.4移动消防车载网络

14.5 SafetyNET无线传感器网络

14.5.1 SafetyNET协调器

14.5.2 SafetyNET路由器

14.5.3 SafetyNET终端设备

14.5.4 SafetyNET适配器

14.6现场试验

14.7小结

参考文献

第15章 结论

15.1总结

15.2未来发展研究展望

参考文献

名词术语

作者简介

本书是关于无线传感器网络原理、设计和应用的学术专著，系统阐述了无线传感器网络的原理，深入探讨了设计过程和应用实例。本书内容包括，无线传感器网络的原理、硬件和嵌入式软件设计、路由策略、汇聚节点位置的优化布局、与IEEE 80211b系统的互扰抑制、传感器数据融合与事件检测、安全防御、移动目标的定位与跟踪、面向物流管理的无线射频识别与无线传感器网络的混合网络、物联网，以及智能家居系统和建筑物消防安全防护。

本书面向的主要读者是在校大学生，其次是研究和开发人员。本书也适合任何有兴趣深入了解无线传感器网络的读者。

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