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第1章 无线传感器网络概述1

1.1无线传感器网络基本概念1

1.1.1无线传感器网络的研究内容1

1.1.2无线传感器网络与Ad hoc网络的区别2

1.2无线传感器网络的体系结构3

1.2.1无线传感器网络的组成3

1.2.2无线传感器网络的通信结构4

1.3无线传感器网络节点5

1.3.1传感器模块6

1.3.2无线通信模块7

1.3.3处理器模块8

1.3.4能量供应模块8

1.4无线传感器网络的典型应用9

1.4.1国防军事领域中的应用9

1.4.2环境监测9

1.4.3工业及民用的无线传感器网络10

1.5无线网络的发展与现状11

1.5.1无线数据通信网11

1.5.2无线传感器网络12

小结13

思考题13

参考文献14

第2章 物理层及MAC层协议——IEEE 802.15.416

2.1无线传感器网络物理层协议16

2.1.1无线传感器网络的通信介质16

2.1.2无线传感器网络物理层的研究现状18

2.1.3无线传感器网络物理层设计的主要问题18

2.2无线传感器网络数据链路层19

2.2.1数据链路协议19

2.2.2介质访问控制层协议19

2.3 IEEE 802.15.4标准23

2.3.1物理层23

2.3.2介质访问层25

2.3.3 IEEE 802.15.4标准的特点33

小结34

思考题34

参考文献35

第3章 网络层及应用层协议——ZigBee36

3.1网络层协议36

3.1.1无线传感器网络层协议36

3.1.2无线传感器网络路由协议37

3.2应用层协议48

3.2.1传感器管理协议49

3.2.2任务分配和数据广播管理协议49

3.2.3传感器查询和数据传播管理协议49

3.3无线传感器网络拓扑结构50

3.3.1平面网络结构50

3.3.2层次网络结构51

3.3.3混合网络结构51

3.3.4 Mesh网络结构52

3.4能量控制53

3.5 ZigBee协议标准55

3.5.1 ZigBee概述55

3.5.2网络层规范57

3.5.3应用层规范62

3.5.4 ZigBee网络系统的设计开发63

3.6 CC2420芯片65

3.6.1 CC2420芯片的内部结构66

3.6.2 CC2420芯片的外围电路67

3.6.3 CC2420芯片的典型电路68

小结69

思考题69

参考文献69

第4章 无线传感器网络支撑技术70

4.1时间同步70

4.1.1传感器网络的时间同步机制70

4.1.2基于接收者-接收者机制的时间同步算法72

4.1.3基于发送者接收者的时间同步算法72

4.1.4基于发送者的同步算法77

4.1.5其他同步机制78

4.2定位技术80

4.2.1定位的基本概念80

4.2.2基于距离的定位84

4.2.3距离无关的定位算法86

4.2.4定位算法的性能评价89

4.3数据融合90

4.3.1多传感器数据融合90

4.3.2数据融合技术的分类91

4.3.3独立于应用的数据融合方法92

4.3.4其他融合方式94

4.4数据管理94

4.4.1无线传感器网络的数据管理94

4.4.2无线传感器网络数据的存储、索引与查询方法95

4.4.3传感器网络数据管理系统97

4.5安全机制98

4.5.1传感器网络的安全问题99

4.5.2传感器网络的安全技术99

4.5.3密钥管理103

4.5.4入侵检测103

4.5.5传感器网络安全框架协议104

4.5.6安全管理112

小结114

思考题115

参考文献115

第5章 传感器117

5.1传感器概述117

5.1.1传感器的定义117

5.1.2传感器的分类117

5.1.3传感器的特性118

5.2常见传感器119

5.2.1电阻式传感器119

5.2.2电容式传感器120

5.2.3电感式传感器120

5.2.4 5.24温度传感器120

5.2.5压力传感器122

5.2.6压电式传感器123

5.2.7气敏湿敏传感器123

5.2.8光敏传感器124

5.2.9超声波传感器124

5.3传感器的工作过程124

5.3.1传感器的选型125

5.3.2典型电路126

5.4微型传感器127

5.4.1微机电系统简介127

5.4.2微光机电系统128

5.4.3微型传感器分类129

5.4.4微传感器系统131

小结133

思考题133

参考文献133

第6章 无线传感器网络开发135

6.1仿真平台135

6.1.1传感器网络的仿真技术概述135

6.1.2 NS-2136

6.1.3 OPNET137

6.1.4 OMNET+++139

6.1.5 TOSSIM140

6.2无线传感器网络的硬件开发141

6.2.1传感器节点的模块化设计142

6.2.2传感器节点的开发实例145

6.3无线传感器网络操作系统和编程语言147

6.3.1 TinyOS操作系统149

6.3.2 nesC语言150

6.3.3基于TinyOS系统的软件开发151

6.3.4后台管理软件153

小结154

思考题154

参考文献154

第7章 无线传感器网络的典型应用156

7.1基于无线传感器网络的工业监控系统156

7.1.1工业监控无线传感器网络的特点及相关协议分析157

7.1.2高可靠能量均衡跨层通信协议165

7.1.3跨层协议仿真与性能分析185

7.1.4基于无线传感器网络的工业监控系统195

7.2用于矿井安全的无线传感器网络系统205

7.2.1无线传感器网络技术应用于矿井安全监测的可行性206

7.2.2安全监测系统硬件设计方案208

7.2.3软件设计与实现215

7.2.4系统抗干扰性能分析220

小结227

参考文献228

第8章 无线传感器网络与物联网231

8.1物联网简介231

8.1.1物联网的发展现状232

8.1.2无线传感器网络应用于物联网的关键技术232

8.2物联网智能家居无线传感器网络233

8.2.1智能家居网络的关键技术233

8.2.2智能家居系统设计及功能设计240

8.2.3智能家居ZigBee网络子系统的设计与实现242

8.2.4智能家居家庭控制子系统设计247

8.2.5智能家居家庭安防子系统设计259

8.2.6智能家居中央网关子系统设计260

8.2.7智能家居控制系统应用效果262

8.3物联网远程无线测控系统264

8.3.1模块化制造系统264

8.3.2节点设计269

8.3.3系统软件设计279

8.3.4应用设计288

小结291

参考文献291

名词术语英汉对照294