前言 第1章 無線傳感器網絡1.1 無線傳感器網絡概述1.1.1 發展歷程1.1.2 定義1.2 無線傳感器網絡的應用領域1.2.1 軍事1.2.2 農業1.2.3 醫療1.2.4 建築工程與建築物1.2.5 智能建築與市政建設管理1.3 無線傳感器網絡的特點1.3.1 繫統特點1.3.2 技術特點1.4 無線傳感器網絡的關鍵技術1.4.1 技術組成1.4.2 面臨的挑戰本章習題第2章 網絡與通信技術2.1 體繫結構2.2 物理層2.2.1 物理層概述2.2.2 鏈路特性2.2.3 物理層設計2.2.4 低速物理層2.2.5 中高速物理層2.3 數據鏈路層2.3.1 MAC概述2.3.2 基於競爭的MAC協議2.3.3 基於時分復用的MAC協議2.3.4 其他類型的MAC協議2.4 ZigBee2.4.1 ZigBee與IEEE 802.15.4的分工2.4.2 ZigBee與IEEE 802.15.4的區別2.4.3 ZigBee協議框架2.4.4 ZigBee技術的特點2.4.5 網絡層規範2.4.6 應用層規範2.5 拓撲控制2.5.1 拓撲控制概述2.5.2 功率控制技術2.5.3 層次型拓撲結構控制2.6 路由協議2.6.1 路由協議概述2.6.2 平面路由協議2.6.3 分簇路由協議2.6.4 其他路由協議2.7 覆蓋技術2.7.1 覆蓋的評價標準2.7.2 覆蓋的分類2.7.3 覆蓋算法本章習題第3章 管理技術3.1 時間同步技術3.1.1 時間同步概述3.1.2 影響時間同步的關鍵因素3.1.3 時間同步機制的基本原理3.1.4 同步算法3.2 定位技術3.2.1 定位技術概述3.2.2 基於距離的定位3.2.3 與距離無關的定位3.3 數據管理技術3.3.1 數據管理概述3.3.2 繫統結構3.3.3 數據存儲與索引技術3.3.4 查詢處理技術3.4 目標跟蹤技術3.4.1 目標跟蹤概述3.4.2 目標跟蹤的主要技術3.4.3 幾種目標跟蹤算法中的節點調度策略本章習題第4章 安全技術4.1 無線傳感器網絡安全問題概述4.2 無線傳感器網絡安全分析4.2.1 安全性目標和挑戰4.2.2 安全體繫結構4.3 無線傳感器網絡協議棧的安全4.3.1 物理層的攻擊與安全策略4.3.2 鏈路層的攻擊與安全策略4.3.3 網絡層的攻擊與安全策略4.3.4 傳輸層和應用層的安全策略4.4 密鑰管理4.4.1 預共享密鑰分配模型4.4.2 隨機密鑰預分配模型4.4.3 基於位置的密鑰預分配模型4.4.4 其他的密鑰管理方案4.5 入侵檢測技術4.5.1 入侵檢測技術概述4.5.2 入侵檢測技術的分類4.5.3 入侵檢測體繫框架4.5.4 三種入侵檢測方案的工作原理本章習題第5章 技術標準5.1 國內標準5.2 無線傳感器網絡標準工作組5.2.1 WGSN工作組簡介5.2.2 WGSN標準框架5.3 ISO/IEC JTC1 WG7標準5.3.1 ISO/IEC JTC1 WG7標準工作組簡介5.3.2 ISO/IEC JTC1 WG7標準框架5.4 無線傳感器網絡相關標準5.4.1 ISO繫列相關標準5.4.2 IEC繫列相關標準5.4.3 ITU-T繫列相關標準5.4.4 IEEE 802.15繫列相關標準5.4.5 IEEE 1451繫列相關標準5.4.6 IEEE 1588相關標準5.4.7 ISA100相關標準5.4.8 ZigBee聯盟標準5.4.9 IETF相關標準5.4.10 OGC OpenGIS相關標準本章習題第6章 軟、硬件設計與測試6.1 傳感器節點的分類6.1.1 標量感知節點6.1.2 媒體感知節點6.2 傳感器節點硬件設計6.2.1 節點的設計原則6.2.2 節點的硬件設計6.3 網絡開發測試平臺技術6.3.1 操作繫統6.3.2 WSN專用的軟件開發平臺TinyOS本章習題第7章 典型應用設計7.1 智能家居繫統7.1.1 相關技術7.1.2 需求分析7.1.3 繫統架構7.1.4 功能模塊7.1.5 軟件設計與評測7.2 智能溫室繫統7.2.1 需求分析7.2.2 繫統架構7.2.3 功能模塊7.2.4 軟件設計與評測7.3 智能化遠程醫療監護繫統7.3.1 需求分析7.3.2 繫統架構7.3.3 功能模塊7.3.4 軟件設計與評測本章習題第8章 工程實驗指導8.1 建立一個簡單的實驗工程8.2 看門狗定時器實驗8.3 液晶LCD顯示8.4 溫度傳感器數據讀取及LCD顯示實驗8.5 無線點亮LED燈實驗8.6 點對點無線通信實驗附錄 CC2530芯片簡介參考文獻

無線傳感器網絡是信息科學領域的一個全新發展方向，是物聯網的支撐技術之一。傳感器技術在遙控、監測、傳感和智能化等高科技應用領域中發揮著重要作用。目前從全球總體情況看，美國、日本、德國等少數經濟發達國家占據了傳感器市場優勢地位，發展中國家所占份額還相對較少。由於市場需求的不斷增長，全球傳感器技術市場一直保持快速增長。隨著網絡和通信技術的進步，無線數據傳輸與控制的無線傳感器網絡（WSN）技術脫穎而出，成為傳感技術領域的一大亮點，在智能領域中有著十分廣闊的應用空間。 為進一步增強傳感器及智能化儀表產業的創新力和國際競爭力，推動傳感器及智能化儀表產業創新、持續協調發展。2013年，國務院辦公廳發布了《國務院關於推進物聯網有序健康發展的指導意見》，其中著重提出“加強低成本、低功耗、高精度、高可靠、智能化傳感器的研發與產業化，著力突破物聯網核心芯片、軟件、儀器表等基礎共性技術，加快傳感器網絡、智能終端、大數據處理、智能分析、服務集成等關鍵技術研發創新”。工業和信息化部、科技財政國家標準管理委員會組織制定了《加快推進傳感器及智能化儀表產業發展行動計劃》。此外，工業和信息化部、國家發展和改革委員會等14個部門聯合發布了10個物聯網發展專項行動計劃，其中物聯網政府扶持專項行動計劃、物聯網技術研發專項行動計劃和物聯網標準研制專項行動計劃都對傳感器的發展提出了明確的發展目標和要求。因此，國內相關高校紛紛將無線傳感器網絡技術列入物聯網工程專業及智能化工程專業的必修課程中。 本書作為普通高校本科生無線傳感器網絡課程的基礎教材，旨在幫助讀者對無線傳感器網絡技術及應用的重點、難點和未來走向有一定的認識和理解。本書也可以為對無線傳感器網絡感興趣的工程類和計算機科學專業讀者提供技術參考。希望更多學生和科技愛好者參與到無線傳感器網絡相關的研究和開發工作中來，從而更廣泛地推動我國無線傳感器網絡和智能化工程的基礎建設。本書反映了無線傳感器網絡領域的新技術和成果，采用理論與實際並進的模式編寫。 本書由從事無線傳感器網絡教學科研的教師和技術人員合作編寫。本書共分為8章，具體分工如下：第1章由宋軍編寫；第2、3、4、6章由張蕾編寫；第5章由張昱編寫；第7、8章由呂召勇編寫。全書由張蕾主編並統稿。 在本書的編寫過程中，北京建築大學郝瑩教授、趙春曉教授、衣俊艷副教授，北京郵電大學田輝教授、胡錚副教授以及諸多同事給予了支持和幫助，在此表示衷心的感謝。本書參考了大量書刊資料，並引用了部分資料，在此向這些書刊資料的作者表示誠摯的謝意。 由於編者水平有限，書中難免會有不妥之處，懇請各位讀者和同仁批評指正，提出寶貴的建議和意見。