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無線傳感器網絡/王利強 版權信息
- ISBN：9787302505211
- 條形碼：9787302505211 ; 978-7-302-50521-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
無線傳感器網絡/王利強 本書特色
該書將理論與實踐教學緊密結合，符合當前高校教學改革的形勢。通過閱讀本書，讀者可以清晰地了解無線傳感器網絡的工作原理，時鐘同步、節點定位等關鍵技術，網絡安全技術及綜合應用。 理論與實驗相結合，滿足知識學習需求，強化實踐和開發能力
無線傳感器網絡/王利強 內容簡介
本書根據當前教學改革形勢編寫完成。在理論教學內容的基礎上，增加了應用性較強的實踐教學內容。理論教學部分主要包括無線傳感器網絡的定義、基礎、關鍵技術和安全問題等，并且以目前無線傳感器網絡中無線通信技術的優選方案——ZigBee技術為例，重點闡述了ZigBee技術基礎和應用開發流程。實踐教學部分主要包括軟件平臺的搭建、控制器實驗、無線通信基礎實驗以及不同類型拓撲下（點到點、星狀、網狀）的ZigBee協議棧實驗。在掌握本書的無線傳感器理論知識和實驗操作的基礎上可以進行更深層次的開發應用。 本書可以作為普通本科高等院校、高等職業技術學院的計算機網絡、通信技術、智能技術等專業的教材，也可以作為計算機、通信、建筑電氣、網絡管理等領域的工程技術人員的參考書。
無線傳感器網絡/王利強 目錄
目錄
第1篇理論部分
第1章概論
1.1無線傳感器網絡
1.2無線傳感器網絡的研究現狀
1.3無線傳感器網絡的體系結構
1.3.1傳感器節點
1.3.2傳感器節點的限制
1.3.3無線傳感器網絡的網絡特征
1.4物聯網
1.4.1物聯網的發展史
1.4.2物聯網的體系架構
1.4.3物聯網與無線傳感器網絡
1.5無線傳感器網絡的應用領域
1.5.1環境監測
1.5.2軍事領域
1.5.3醫療健康
1.5.4物流監控
1.5.5智能家居
1.5.6智能汽車
1.5.7工業檢測和自動控制系統的應用
1.5.8空間探測應用
第2章傳感器應用基礎
2.1傳感器概述
2.1.1傳感器的定義
2.1.2傳感器技術的作用
2.1.3傳感器的特性
2.2常用物理量傳感器
2.2.1壓力傳感器
2.2.2超聲波傳感器
2.2.3溫度、濕度傳感器
2.2.4煙霧、氣體傳感器
2.2.5轉速、位移、加速度傳感器
2.2.6磁阻傳感器
第3章無線傳感器網絡的關鍵技術
3.1時鐘同步技術
3.1.1傳感器網絡的時間同步機制
3.1.2時間同步協議
3.1.3時間同步的應用示例
3.2節點定位技術
3.2.1概述
3.2.2基于測距的定位方式
3.2.3基于非測距方法的定位方式
3.2.4典型定位應用
3.3網絡服務質量保證
3.3.1概述
3.3.2數據融合
3.3.3擁塞控制
3.4無線傳感器網絡中嵌入式系統軟件技術
3.4.1概述
3.4.2TinyOS操作系統
3.4.3后臺管理軟件
第4章ZigBee技術基礎
4.1ZigBee技術簡介
4.2IEEE 820.15.4標準
4.2.1概述
4.2.2網絡協議棧
4.2.3物理層
4.2.4MAC層
4.3ZigBee中的無線通信技術
4.3.1CSMA/CA
4.3.2DSSS
第5章ZigBee應用開發
5.1ZigBee芯片
5.1.1CC2530射頻芯片簡介
5.1.2CC2530引腳描述
5.1.3CPU和存儲器
5.1.4外部設備
5.2ZigBee硬件開發
5.2.1ZigBee硬件平臺介紹
5.2.2無線傳感器網通信模塊結構
5.2.3無線節點模塊
5.2.4電源板與智能主板
5.2.5嵌入式網關(Cortex A8DB開發板)
5.3ZigBee軟件開發
5.3.1IAR集成開發環境簡介
5.3.2IAR工程的建立及配置
5.3.3編譯與調試
5.4ZigBee協議棧
5.4.1TI ZStack協議棧簡介
5.4.2TI ZStack軟件結構
第6章無線傳感器網絡安全技術
6.1安全問題概述
6.1.1信息安全面臨的障礙
6.1.2安全需求
6.1.3攻擊與威脅
6.2路由安全
6.2.1無線傳感器網絡路由的特點
6.2.2路由攻擊的防范
6.2.3安全路由協議
6.3密鑰管理
6.3.1數據加密和認證
6.3.2密鑰管理方案
6.4入侵檢測
6.4.1入侵檢測模型
6.4.2入侵檢測算法
6.4.3入侵檢測的常用方法
第7章綜合應用
7.1概述
7.2綜合應用
7.2.1教育領域
7.2.2工業領域
7.2.3農業領域
7.2.4建筑領域
7.2.5城市管理無線傳感器網
7.2.6醫療衛生領域
7.2.7環境監測
7.2.8倉儲物流管理
7.2.9智能家居
7.2.10軍事領域
第2篇實踐部分
第8章軟件平臺的搭建
8.1IAR EW8051集成開發環境及其使用
8.1.1IAR安裝
8.1.2IAR軟件的使用
8.2SmartRF閃存編程器的使用
第9章控制器實驗
9.1實驗一GPIO控制接口實驗
9.2實驗二LCD控制實驗
9.3實驗三CC2530外部中斷實驗
9.4實驗四CC2530定時器實驗
9.5實驗五CC2530串口通信實驗
9.6實驗六CC2530 ADC實驗
第10章無線通信基礎
10.1實驗一簡單點到點通信實驗
10.2實驗二CC2530無線通信丟包率測試實驗
10.3實驗三802.15.4—2.4GHz各信道信號強度測試實驗
第11章ZStack協議棧實驗——拓撲1（點到點）
11.1實驗一*大吞吐率測試
11.2實驗二*大數據吞吐量測試
第12章ZStack協議棧實驗——拓撲2（星狀網）和拓撲3（MESH網）
12.1實驗一ZStack協議棧星狀網通信實驗
12.2實驗二ZStack協議棧MESH網通信實驗
參考文獻
第1篇理論部分
第1章概論
1.1無線傳感器網絡
1.2無線傳感器網絡的研究現狀
1.3無線傳感器網絡的體系結構
1.3.1傳感器節點
1.3.2傳感器節點的限制
1.3.3無線傳感器網絡的網絡特征
1.4物聯網
1.4.1物聯網的發展史
1.4.2物聯網的體系架構
1.4.3物聯網與無線傳感器網絡
1.5無線傳感器網絡的應用領域
1.5.1環境監測
1.5.2軍事領域
1.5.3醫療健康
1.5.4物流監控
1.5.5智能家居
1.5.6智能汽車
1.5.7工業檢測和自動控制系統的應用
1.5.8空間探測應用
第2章傳感器應用基礎
2.1傳感器概述
2.1.1傳感器的定義
2.1.2傳感器技術的作用
2.1.3傳感器的特性
2.2常用物理量傳感器
2.2.1壓力傳感器
2.2.2超聲波傳感器
2.2.3溫度、濕度傳感器
2.2.4煙霧、氣體傳感器
2.2.5轉速、位移、加速度傳感器
2.2.6磁阻傳感器
第3章無線傳感器網絡的關鍵技術
3.1時鐘同步技術
3.1.1傳感器網絡的時間同步機制
3.1.2時間同步協議
3.1.3時間同步的應用示例
3.2節點定位技術
3.2.1概述
3.2.2基于測距的定位方式
3.2.3基于非測距方法的定位方式
3.2.4典型定位應用
3.3網絡服務質量保證
3.3.1概述
3.3.2數據融合
3.3.3擁塞控制
3.4無線傳感器網絡中嵌入式系統軟件技術
3.4.1概述
3.4.2TinyOS操作系統
3.4.3后臺管理軟件
第4章ZigBee技術基礎
4.1ZigBee技術簡介
4.2IEEE 820.15.4標準
4.2.1概述
4.2.2網絡協議棧
4.2.3物理層
4.2.4MAC層
4.3ZigBee中的無線通信技術
4.3.1CSMA/CA
4.3.2DSSS
第5章ZigBee應用開發
5.1ZigBee芯片
5.1.1CC2530射頻芯片簡介
5.1.2CC2530引腳描述
5.1.3CPU和存儲器
5.1.4外部設備
5.2ZigBee硬件開發
5.2.1ZigBee硬件平臺介紹
5.2.2無線傳感器網通信模塊結構
5.2.3無線節點模塊
5.2.4電源板與智能主板
5.2.5嵌入式網關(Cortex A8DB開發板)
5.3ZigBee軟件開發
5.3.1IAR集成開發環境簡介
5.3.2IAR工程的建立及配置
5.3.3編譯與調試
5.4ZigBee協議棧
5.4.1TI ZStack協議棧簡介
5.4.2TI ZStack軟件結構
第6章無線傳感器網絡安全技術
6.1安全問題概述
6.1.1信息安全面臨的障礙
6.1.2安全需求
6.1.3攻擊與威脅
6.2路由安全
6.2.1無線傳感器網絡路由的特點
6.2.2路由攻擊的防范
6.2.3安全路由協議
6.3密鑰管理
6.3.1數據加密和認證
6.3.2密鑰管理方案
6.4入侵檢測
6.4.1入侵檢測模型
6.4.2入侵檢測算法
6.4.3入侵檢測的常用方法
第7章綜合應用
7.1概述
7.2綜合應用
7.2.1教育領域
7.2.2工業領域
7.2.3農業領域
7.2.4建筑領域
7.2.5城市管理無線傳感器網
7.2.6醫療衛生領域
7.2.7環境監測
7.2.8倉儲物流管理
7.2.9智能家居
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第2篇實踐部分
第8章軟件平臺的搭建
8.1IAR EW8051集成開發環境及其使用
8.1.1IAR安裝
8.1.2IAR軟件的使用
8.2SmartRF閃存編程器的使用
第9章控制器實驗
9.1實驗一GPIO控制接口實驗
9.2實驗二LCD控制實驗
9.3實驗三CC2530外部中斷實驗
9.4實驗四CC2530定時器實驗
9.5實驗五CC2530串口通信實驗
9.6實驗六CC2530 ADC實驗
第10章無線通信基礎
10.1實驗一簡單點到點通信實驗
10.2實驗二CC2530無線通信丟包率測試實驗
10.3實驗三802.15.4—2.4GHz各信道信號強度測試實驗
第11章ZStack協議棧實驗——拓撲1（點到點）
11.1實驗一*大吞吐率測試
11.2實驗二*大數據吞吐量測試
第12章ZStack協議棧實驗——拓撲2（星狀網）和拓撲3（MESH網）
12.1實驗一ZStack協議棧星狀網通信實驗
12.2實驗二ZStack協議棧MESH網通信實驗
參考文獻
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無線傳感器網絡/王利強 節選
第3章 CHAPTER 3 無線傳感器網絡的關鍵技術 3.1時鐘同步技術 3.1.1傳感器網絡的時間同步機制 1. 傳感器網絡時間同步的意義 無線傳感器網絡的同步管理主要是指時間上的同步管理。在分布式的無線傳感器網絡應用中，每個傳感器節點都有自己的本地時鐘，由于不同節點的晶體振蕩器存在頻率偏差，所以各個傳感器節點的本地時鐘頻率、相位也各不相同，又由于溫度、濕度變化的影響及電磁干擾的存在，就會造成不同網絡節點之間的運行時間出現偏差。無線傳感器網絡單個節點能力有限，在某些情況下，一些測量工作，如移動物體定位，需要整個網絡所有節點相互配合共同完成，完成這類工作，就需要所有節點的時間保持同步。 時間同步機制是分布式系統基礎框架的一個關鍵機制。在分布式系統中，時間同步涉及“物理時間”和“邏輯時間”兩個不同的概念。物理時間指人類社會使用的絕對時間； 邏輯時間指表示事件發生先后順序關系的時間，是一個相對的時間概念。 分布式系統通常需要一個表示整個系統時間的全局時間。全局時間根據需要可以是物理時間或邏輯時間。 無線傳感器網絡時間同步機制的意義和作用主要體現在如下兩方面。 首先，傳感器節點通常需要彼此協作，去完成復雜的監測和感知任務。 其次，傳感器網絡的一些節能方案是利用時間同步來實現的。如利用休眠/喚醒機制、同步機制為本地時鐘提供相同的時間基準。 2. 傳感器網絡時間同步協議的特點 網絡時間協議(Network Time Protocol,NTP)在因特網得到廣泛使用，具有精度高、魯棒性好和易擴展等優點。但是它依賴的條件在傳感器網絡中難以滿足，因而不能直接移植運行，主要是由于以下原因： ①NTP應用在已有的有線網絡中，它假定網絡鏈路失效的概率很小，而傳感器網絡中無線鏈路通信質量受環境影響較大，甚至通信經常中斷； ②NTP的網絡結構相對穩定，便于為不同位置的節點手工配置時間服務器列表，而傳感器網絡的拓撲結構動態變化，簡單的靜態手工配置無法適應這種變化； ③NTP中時間基準服務器間的同步無法通過網絡自身來實現，需要其他基礎設施的協助； ④NTP需要通過頻繁交換信息，來不斷校準時鐘頻率偏差帶來的誤差，并通過復雜的修正算法，消除時間同步消息在傳輸和處理過程中的非確定因素干擾，CPU使用、信道偵聽和占用都不受任何約束，而傳感器網絡存在資源約束，必須考慮能量消耗。 因此，由于傳感器網絡的特點，在能量、價格和體積等方面的約束，使得NTP、GPS等現有時間同步機制并不適用于通常的傳感器網絡，需要有專門的時間同步協議才能使得傳感器網絡正常運行和實用化。 3.1.2時間同步協議 傳感器網絡的時間同步協議（Timingsync Protocol for Sensor Networks,TPSN）類似于傳統網絡的NTP，目的是提供傳感器網絡全網范圍內節點間的時間同步。TPSN采用層次型網絡結構。 1. TPSN的操作過程 TPSN包括兩個階段： （1） **個階段生成層次結構，每個節點賦予一個級別，根節點賦予*高級別第0級，第i級的節點至少能夠與一個第(i-1)級的節點通信； （2） 第二個階段實現所有樹節點的時間同步，第1級節點同步到根節點，第i級的節點同步到第(i-1)級的一個節點，*終所有節點都同步到根節點，實現整個網絡的時間同步。 2. 相鄰級別節點間的同步機制 鄰近級別的兩個節點對間通過交換兩個消息實現時間同步。同步過程如圖3.1所示。邊節點S在T1時間發送同步請求分組給節點R，分組中包含S的級別和T1時間。節點R在T2時間收到分組，T2=(T1+d+Δ)，其中Δ=(T2－T1)－(T4－T3)2,然后在T3時間發送應答分組給節點S，分組中包含節點R的級別和T1、T2和T3信息。節點S在T4時間收到應答，T4=(T3+d+Δ)。因此可以推導出公式： d=(T2－T1)+(T4－T3)2。節點S在計算時間偏差之后，將它的時間同步到節點R。 圖3.1鄰近級別的兩個節點對間通過交換兩個消息實現時間同步 3.1.3時間同步的應用示例 這里介紹磁阻傳感器網絡對機動車輛的測速。為了實現這個用途，網絡必須先完成時間同步。由于對機動車輛的測速需要兩個探測傳感器節點的協同合作，測速算法提取車輛經過每個節點的磁感應信號的脈沖峰值，并記錄時間。如圖3.2所示。 ……
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