●第1篇 總論第1章 無線傳感器網絡概述1.1 無線傳感器網絡介紹11.1.1 無線傳感器網絡的概念11.1.2 無線傳感器網絡的特征21.1.3 無線傳感器網絡的應用41.2 無線傳感器網絡的體繫結構71.2.1 無線傳感器網絡的繫統架構71.2.2 傳感器節點的結構71.2.3 無線傳感器網絡的體繫結構概述81.3 無線傳感器網絡的研究進展101.3.1 無線傳感器網絡的發展歷程101.3.2 無線傳感器網絡的關鍵技術141.3.3 無線傳感器網絡所面臨的挑戰14參考文獻16第2篇 無線傳感器網絡的通信協議第2章 無線傳感器網絡的物理層2.1 無線傳感器網絡物理層概述192.1.1 無線傳感器網絡物理層的研究內容192.1.2 無線傳感器網絡物理層的研究現狀202.1.3 無線傳感器網絡物理層的主要技術挑戰222.2 無線傳感器網絡的調制與編碼方法222.2.1 Mary調制機制222.2.2 差分脈衝位置調制機制232.2.3 自適應編碼位置調制機制242.3 超寬帶技術在無線傳感器網絡中的應用252.3.1 超寬帶技術概述252.3.2 超寬帶技術的基本原理262.3.3 超寬帶技術的研究現狀292.3.4 基於超寬帶技術的無線傳感器網絡31參考文獻35第3章 無線傳感器網絡的數據鏈路層3.1 無線傳感器網絡數據鏈路層概述373.1.1 無線傳感器網絡數據鏈路層的研究內容373.1.2 無線傳感器網絡數據鏈路層的研究現狀383.1.3 無線傳感器網絡數據鏈路層的主要技術挑戰393.2 無線傳感器網絡的MAC協議403.2.1 基於競爭機制的MAC協議403.2.2 基於時分復用的MAC協議473.2.3 其他類型的MAC協議54參考文獻58 第4章 IEEE802.15.4標準 4.1 IEEE802.15.4標準概述604.2 IEEE802.15.4的物理層 604.2.1 物理層概述604.2.2 物理層服務規範614.2.3 物理層幀結構654.3 IEEE802.15.4的MAC子層654.3.1 MAC層概述654.3.2 MAC層的服務規範664.3.3 MAC幀結構694.3.4 MAC層的功能描述704.4 基於IEEE802.15.4標準的無線傳感器網絡704.4.1 組網類型704.4.2 數據傳輸機制71參考文獻72第5章 無線傳感器網絡的網絡層5.1 無線傳感器網絡網絡層概述735.1.1 網絡層的研究內容735.1.2 網絡層的研究現狀745.1.3 網絡層的主要技術挑戰755.2 無線傳感器網絡的路由協議755.2.1 以數據為中心的平面路由755.2.2 網絡分層路由775.2.3 基於查詢的路由795.2.4 地理位置路由815.2.5 能量感知路由 845.2.6 基於QoS的路由875.2.7 路由協議的優化885.3 無線傳感器網絡中的數據包轉發策略905.3.1 包轉發策略的研究背景905.3.2 基於價格機制的包轉發博弈模型915.3.3 自發合作的包轉發博弈模型93參考文獻94第6章 無線傳感器網絡的傳輸層6.1 無線傳感器網絡傳輸層概述976.1.1 無線傳感器網絡傳輸層的研究內容976.1.2 無線傳感器網絡傳輸層的研究現狀986.1.3 無線傳感器網絡傳輸層的主要技術挑戰996.2 無線傳感器網絡的傳輸協議996.2.1 PSFQ傳輸協議996.2.2 ESRT傳輸協議1016.3 無線傳感器網絡與其他網絡的互聯1036.3.1 無線傳感器網絡與Internet互聯1036.3.2 無線傳感器網絡接入到網格105參考文獻109第7章 ZigBee協議規範7.1 ZigBee概述1117.1.1 ZigBee與IEEE 802.15.41117.1.2 ZigBee協議框架1127.1.3 ZigBee的技術特點1137.2 網絡層規範1137.2.1 網絡層概述1137.2.2 服務規範1147.2.3 幀結構與命令幀1157.2.4 功能描述1167.3 應用層規範1177.3.1 應用層概述1177.3.2 ZigBee應用支持子層1177.3.3 ZigBee應用層框架結構1187.3.4 ZigBee設備協定（profile）1197.3.5 ZigBee目標設備（ZDO）1197.4 ZigBee繫統的開發1197.4.1 開發條件和注意事項1197.4.2 軟件開發1207.4.3 硬件開發1217.5 基於ZigBee規範的無線傳感器網絡1227.5.1 無線傳感器的構建1227.5.2 無線傳感器網絡的構建1237.5.3 基於ZigBee的無線傳感器網絡與RFID技術的融合124參考文獻124第3篇 無線傳感器網絡的核心支撐技術第8章 無線傳感器網絡的拓撲控制8.1 無線傳感器網絡的拓撲控制技術概述1258.1.1 無線傳感器網絡拓撲控制的研究內容1258.1.2 無線傳感器網絡拓撲控制的研究現狀1268.1.3 無線傳感器網絡拓撲控制的主要技術挑戰1268.2 無線傳感器網絡的拓撲控制算法1278.2.1 功率控制算法1278.2.2 層次拓撲結構控制算法1298.3 無線傳感器網絡的密度控制1358.3.1 連通支配集構造算法1358.3.2 基於概率覆蓋模型的無線傳感器網絡密度控制算法138參考文獻140第9章 無線傳感器網絡的節點定位9.1 無線傳感器網絡的節點定位技術概述1429.1.1 無線傳感器網絡節點定位的研究內容1429.1.2 無線傳感器網絡節點定位的研究現狀1439.1.3 無線傳感器網絡節點定位的主要技術挑戰1469.2 無線傳感器網絡的定位機制1479.2.1 基於測距的定位算法1479.2.2 非基於測距的定位算法1519.3 一種基於測距的協作定位策略1599.3.1 剛性圖理論簡介1599.3.2 基於剛性圖的協作定位理論1609.3.3 LCB定位算法1619.4 節點位置估計更新策略1629.4.1 動態網絡問題1629.4.2 更新策略163參考文獻164第10章 無線傳感器網絡的時間同步10.1 無線傳感器網絡的時間同步概述16710.1.1 無線傳感器網絡時間同步的研究內容16710.1.2 無線傳感器網絡時間同步的研究現狀16810.1.3 無線傳感器網絡時間同步的主要技術挑戰16910.2 無線傳感器網絡的時間同步機制170參考文獻180第11章 無線傳感器網絡的網內信息處理11.1 無線傳感器網絡的網內信息處理概述18211.1.1 無線傳感器網絡網內信息處理的研究內容18211.1.2 無線傳感器網絡網內信息處理的研究現狀18311.1.3 無線傳感器網絡網內信息處理的主要技術挑戰18411.2 無線傳感器網絡的數據融合技術18411.2.1 與路由相結合的數據融合18411.2.2 基於反向組播樹的數據融合18611.2.3 基於性能的數據融合18711.2.4 基於移動代理的數據融合18911.3 無線傳感器網絡的數據壓縮技術19111.3.1 基於排序編碼的數據壓縮算法19111.3.2 分布式數據壓縮算法19211.3.3 基於數據相關性的壓縮算法19411.3.4 管道數據壓縮算法19411.4 無線傳感器網絡的協作信號信息處理技術19511.4.層的CSIP技術19511.4.2 網絡層的CSIP技術19611.4.3 應用層的CSIP技術19611.4.4 CSIP技術展望197參考文獻198第12章 無線傳感器網絡的安全技術12.1 無線傳感器網絡的安全問題概述20112.1.1 無線傳感器網絡安全技術的研究內容20112.1.2 無線傳感器網絡安全技術的研究現狀20212.1.3 無線傳感器網絡安全技術的主要技術挑戰20512.2 無線傳感器網絡的安全問題分析20512.2.1 無線傳感器網絡物理層的安全策略20612.2.2 無線傳感器網絡鏈路層的安全策略20712.2.3 無線傳感器網絡網絡層的安全策略20712.2.4 無線傳感器網絡傳輸層和應用層的安全策略20912.3 無線傳感器網絡的密鑰管理和入侵檢測技術20912.3.1 無線傳感器網絡的密鑰管理20912.3.2 無線傳感器網絡的入侵檢測技術211參考文獻214第4篇 無線傳感器網絡的自組織管理技術第13章 無線傳感器網絡的節點管理13.1 無線傳感器網絡的節點管理概述21613.1.1 無線傳感器網絡節點管理的研究內容21613.1.2 無線傳感器網絡節點管理的研究現狀21713.1.3 無線傳感器網絡節點管理的主要技術挑戰21813.2 無線傳感器網絡的節點休眠/喚醒機制21813.2.1 PEAS算法21813.2.2 基於網格的調度算法21913.2.3 基於局部圓周覆蓋的節點休眠機制22013.2.4 基於隨機休眠調度的節能機制22113.3 無線傳感器網絡的節點功率管理22213.3.1 動態功率管理和動態電壓調節22213.3.2 基於節點度的算法22413.3.3 基於鄰近圖的算法22413.3.4 基於二分法的功率控制22413.3.5 網絡負載自適應功率管理算法226參考文獻227第14章 無線傳感器網絡的資源與任務管理14.1 無線傳感器網絡的資源與任務管理概述22914.1.1 無線傳感器網絡資源與任務管理的研究內容22914.1.2 無線傳感器網絡資源與任務管理的研究現狀23014.1.3 無線傳感器網絡資源與任務管理的主要技術挑戰23014.2 無線傳感器網絡的資源管理技術23114.2.1 自組織資源分配方式23114.2.2 計算資源分配23214.2.3 帶寬資源分配23514.3 無線傳感器網絡的任務管理技術23714.3.1 任務分配23714.3.2 任務調度23914.3.3 負載均衡243參考文獻245第15章 無線傳感器網絡的數據管理15.1 無線傳感器網絡的數據管理概述24815.1.1 無線傳感器網絡數據管理的研究內容24815.1.2 無線傳感器網絡數據管理的研究現狀24915.1.3 無線傳感器網絡數據管理的主要技術挑戰24915.2 無線傳感器網絡的數據管理繫統25015.2.1 TinyDB繫統25015.2.2 Cougar繫統25115.2.3 Dimensions繫統25215.3 無線傳感器網絡數據管理的基本方法25315.3.1 數據模式25315.3.2 數據存儲25415.3.3 數據索引25515.3.4 數據查詢257參考文獻260第16章 無線傳感器網絡的部署、初始化和維護管理16.1 無線傳感器網絡的部署、初始化和維護管理概述26116.1.1 無線傳感器網絡部署、初始化和維護管理的研究內容26116.1.2 無線傳感器網絡部署、初始化和維護管理的研究現狀26216.1.3 無線傳感器網絡部署、初始化和維護管理的主要技術挑戰26316.2 無線傳感器網絡的部署技術26416.2.1 采用確定放置的部署技術26416.2.2 采用隨機拋撒且節點不具移動能力的部署技術26516.2.3 采用隨機拋撒且節點具有移動能力的部署技術26516.3 無線傳感器網絡的初始化技術26616.3.1 UDG模型26616.3.2 基於MIS的初始化算法26616.3.3 基於MDS的初始化算法26816.4 無線傳感器網絡的維護管理技術27016.4.1 覆蓋與連接維護技術27016.4.2 性能監測技術271參考文獻272第5篇 無線傳感器網絡的開發與應用第17章 無線傳感器網絡的仿真技術17.1 無線傳感器網絡的仿真技術概述27517.1.1 網絡仿真概述27517.1.2 無線傳感器網絡仿真研究概述27517.2 常用網絡仿真軟件27617.2.1 OPNET簡介27617.2.2 NS27917.2.3 TOSSIM28017.3 OMNeT++仿真軟件28117.3.1 OMNeT++概述28117.3.2 NED語言28217.3.3 簡單模塊/復合模塊28717.3.4 消息29017.3.5 類庫29117.4 仿真示例296參考文獻303第18章 無線傳感器網絡的硬件開發18.1 無線傳感器網絡的硬件開發概述30418.1.1 硬件繫統的設計特點與要求30418.1.2 硬件繫統的設計內容30418.1.3 硬件繫統設計的主要挑戰30518.2 傳感器節點的開發30518.2.1 數據處理模塊設計30518.2.2 換能器模塊設計30718.2.3 無線通信模塊設計30718.2.4 電源模塊設計30918.2.5 外圍模塊設計30918.3 傳感器節點原型的開發實例――Mica31018.3.1 Mica繫列節點簡介31018.3.2 Mica繫列處理器/射頻板設計分析31318.3.3 Mica繫列傳感板設計分析31518.3.4 編程調試接口板介紹317參考文獻318第19章 無線傳感器網絡的操作繫統19.1 無線傳感器網絡操作繫統概述32019.1.1 無線傳感器網絡操作繫統的設計要求32019.1.2 幾種典型的無線傳感器網絡操作繫統介紹32119.1.3 無線傳感器網絡操作繫統設計的主要技術挑戰32119.2 TinyOS操作繫統32219.2.1 TinyOS的設計思路32219.2.2 TinyOS的組件模型32219.2.3 TinyOS的通信模型32419.3 基於TinyOS的應用程序運行過程解析32419.3.1 Blink程序的配件分析32519.3.2 BlinkM模塊分析32719.3.3 ncc編譯nesC程序的過程32919.3.4 Blink程序的運行跟蹤解析32919.3.5 TinyOS的任務調度機制的實現33819.3.6 TinyOS的事件驅動機制的實現34219.4 TinyOS的使用34619.4.1 TinyOS的安裝34619.4.2 創建應用程序34819.4.3 使用TOSSIM仿真調試應用程序34819.4.4 使用TinyViz進行可視化調試34919.4.5 將應用程序導入節點運行350參考文獻351第20章 無線傳感器網絡的軟件開發20.1 無線傳感器網絡軟件開發概述35320.1.1 無線傳感器網絡軟件開發的特點與設計要求35320.1.2 無線傳感器網絡軟件開發的內容35420.1.3 無線傳感器網絡軟件開發的主要技術挑戰35520.2 nesC編程語言35520.2.1 nesC語言介紹35520.2.2 nesC的語法規範35620.2.3 nesC應用程序開發36420.3 無線傳感器網絡的應用軟件開發36720.3.1 無線傳感器網絡的編程模式36720.3.2 無線傳感器網絡的中間件設計37020.3.3 無線傳感器網絡的服務發現372參考文獻373第21章 無線傳感器網絡應用於環境監測21.1 環境監測應用概述37521.1.1 環境監測應用的場景描述37521.1.2 環境監測應用中無線傳感器網絡的體繫架構37521.2 關鍵技術37721.2.1 節點部署37721.2.2 能量管理37721.2.3 通信機制37821.2.4 任務的分配與控制37921.2.5 數據采樣與收集37921.3 無線傳感器網絡用於環境監測的實例38021.3.1 公路交通監測38021.3.2 建築物健康狀況監測38421.3.3 “狼群計劃”385參考文獻387第22章 無線傳感器網絡應用於目標追蹤22.1 目標追蹤應用概述38822.1.1 目標追蹤應用的場景描述38822.1.2 目標追蹤應用的特點與技術挑戰38822.1.3 目標追蹤應用中的無線傳感器網絡繫統架構38922.2 無線傳感器網絡用於目標追蹤的關鍵技術39022.2.1 追蹤步驟39022.2.2 追蹤算法39222.2.3 面向目標追蹤的網絡布局優化40022.3 基於無線傳感器網絡的車輛追蹤繫統實例40222.3.1 繫統架構40222.3.2 關鍵問題40322.3.3 關鍵技術404參考文獻407附錄 英漢縮略語對照表410

全面論述無線傳感器網絡的理論與應用，在繫統闡述無線傳感器網絡當前近期新理論成果的基礎上，結合作者長期以來在該領域的研究工作，論述和總結無線傳感器網絡的發展、應用及所面臨的諸多技術挑戰。全書分為5篇，共22章。內容涉及無線傳感器網絡的概念、特點；無線傳感器網絡物理層、數據鏈路層、網絡層和傳輸層的通信協議；無線傳感器網絡的拓撲控制、節點定位、時間同步、網內信息處理和網絡安全等核心支撐技術；無線傳感器網絡的傳感器節點、資源、任務、數據、網絡部署、初始化和維護等自組織管理技術；無線傳感器網絡的仿真、硬件開發、操作繫統、軟件開發、ZigBee繫統開發以及有關無線傳感器網絡的應用實例。 本書既可作為無線傳感器網絡領域的研究人員以及廣大對無線傳感器網絡感興趣的工程技術人員的參考用書，也可作為高等院校網絡、通信、計算機、電子和自動化等專業本科高年級學生和研究生的學習教材。 等