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无线传感器网络/王利强 版权信息
- ISBN：9787302505211
- 条形码：9787302505211 ; 978-7-302-50521-1
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
无线传感器网络/王利强 本书特色
该书将理论与实践教学紧密结合，符合当前高校教学改革的形势。通过阅读本书，读者可以清晰地了解无线传感器网络的工作原理，时钟同步、节点定位等关键技术，网络安全技术及综合应用。 理论与实验相结合，满足知识学习需求，强化实践和开发能力
无线传感器网络/王利强 内容简介
本书根据当前教学改革形势编写完成。在理论教学内容的基础上，增加了应用性较强的实践教学内容。理论教学部分主要包括无线传感器网络的定义、基础、关键技术和安全问题等，并且以目前无线传感器网络中无线通信技术的优选方案——ZigBee技术为例，重点阐述了ZigBee技术基础和应用开发流程。实践教学部分主要包括软件平台的搭建、控制器实验、无线通信基础实验以及不同类型拓扑下（点到点、星状、网状）的ZigBee协议栈实验。在掌握本书的无线传感器理论知识和实验操作的基础上可以进行更深层次的开发应用。 本书可以作为普通本科高等院校、高等职业技术学院的计算机网络、通信技术、智能技术等专业的教材，也可以作为计算机、通信、建筑电气、网络管理等领域的工程技术人员的参考书。
无线传感器网络/王利强 目录
目录
第1篇理论部分
第1章概论
1.1无线传感器网络
1.2无线传感器网络的研究现状
1.3无线传感器网络的体系结构
1.3.1传感器节点
1.3.2传感器节点的限制
1.3.3无线传感器网络的网络特征
1.4物联网
1.4.1物联网的发展史
1.4.2物联网的体系架构
1.4.3物联网与无线传感器网络
1.5无线传感器网络的应用领域
1.5.1环境监测
1.5.2军事领域
1.5.3医疗健康
1.5.4物流监控
1.5.5智能家居
1.5.6智能汽车
1.5.7工业检测和自动控制系统的应用
1.5.8空间探测应用
第2章传感器应用基础
2.1传感器概述
2.1.1传感器的定义
2.1.2传感器技术的作用
2.1.3传感器的特性
2.2常用物理量传感器
2.2.1压力传感器
2.2.2超声波传感器
2.2.3温度、湿度传感器
2.2.4烟雾、气体传感器
2.2.5转速、位移、加速度传感器
2.2.6磁阻传感器
第3章无线传感器网络的关键技术
3.1时钟同步技术
3.1.1传感器网络的时间同步机制
3.1.2时间同步协议
3.1.3时间同步的应用示例
3.2节点定位技术
3.2.1概述
3.2.2基于测距的定位方式
3.2.3基于非测距方法的定位方式
3.2.4典型定位应用
3.3网络服务质量保证
3.3.1概述
3.3.2数据融合
3.3.3拥塞控制
3.4无线传感器网络中嵌入式系统软件技术
3.4.1概述
3.4.2TinyOS操作系统
3.4.3后台管理软件
第4章ZigBee技术基础
4.1ZigBee技术简介
4.2IEEE 820.15.4标准
4.2.1概述
4.2.2网络协议栈
4.2.3物理层
4.2.4MAC层
4.3ZigBee中的无线通信技术
4.3.1CSMA/CA
4.3.2DSSS
第5章ZigBee应用开发
5.1ZigBee芯片
5.1.1CC2530射频芯片简介
5.1.2CC2530引脚描述
5.1.3CPU和存储器
5.1.4外部设备
5.2ZigBee硬件开发
5.2.1ZigBee硬件平台介绍
5.2.2无线传感器网通信模块结构
5.2.3无线节点模块
5.2.4电源板与智能主板
5.2.5嵌入式网关(Cortex A8DB开发板)
5.3ZigBee软件开发
5.3.1IAR集成开发环境简介
5.3.2IAR工程的建立及配置
5.3.3编译与调试
5.4ZigBee协议栈
5.4.1TI ZStack协议栈简介
5.4.2TI ZStack软件结构
第6章无线传感器网络安全技术
6.1安全问题概述
6.1.1信息安全面临的障碍
6.1.2安全需求
6.1.3攻击与威胁
6.2路由安全
6.2.1无线传感器网络路由的特点
6.2.2路由攻击的防范
6.2.3安全路由协议
6.3密钥管理
6.3.1数据加密和认证
6.3.2密钥管理方案
6.4入侵检测
6.4.1入侵检测模型
6.4.2入侵检测算法
6.4.3入侵检测的常用方法
第7章综合应用
7.1概述
7.2综合应用
7.2.1教育领域
7.2.2工业领域
7.2.3农业领域
7.2.4建筑领域
7.2.5城市管理无线传感器网
7.2.6医疗卫生领域
7.2.7环境监测
7.2.8仓储物流管理
7.2.9智能家居
7.2.10军事领域
第2篇实践部分
第8章软件平台的搭建
8.1IAR EW8051集成开发环境及其使用
8.1.1IAR安装
8.1.2IAR软件的使用
8.2SmartRF闪存编程器的使用
第9章控制器实验
9.1实验一GPIO控制接口实验
9.2实验二LCD控制实验
9.3实验三CC2530外部中断实验
9.4实验四CC2530定时器实验
9.5实验五CC2530串口通信实验
9.6实验六CC2530 ADC实验
第10章无线通信基础
10.1实验一简单点到点通信实验
10.2实验二CC2530无线通信丢包率测试实验
10.3实验三802.15.4—2.4GHz各信道信号强度测试实验
第11章ZStack协议栈实验——拓扑1（点到点）
11.1实验一*大吞吐率测试
11.2实验二*大数据吞吐量测试
第12章ZStack协议栈实验——拓扑2（星状网）和拓扑3（MESH网）
12.1实验一ZStack协议栈星状网通信实验
12.2实验二ZStack协议栈MESH网通信实验
参考文献
第1篇理论部分
第1章概论
1.1无线传感器网络
1.2无线传感器网络的研究现状
1.3无线传感器网络的体系结构
1.3.1传感器节点
1.3.2传感器节点的限制
1.3.3无线传感器网络的网络特征
1.4物联网
1.4.1物联网的发展史
1.4.2物联网的体系架构
1.4.3物联网与无线传感器网络
1.5无线传感器网络的应用领域
1.5.1环境监测
1.5.2军事领域
1.5.3医疗健康
1.5.4物流监控
1.5.5智能家居
1.5.6智能汽车
1.5.7工业检测和自动控制系统的应用
1.5.8空间探测应用
第2章传感器应用基础
2.1传感器概述
2.1.1传感器的定义
2.1.2传感器技术的作用
2.1.3传感器的特性
2.2常用物理量传感器
2.2.1压力传感器
2.2.2超声波传感器
2.2.3温度、湿度传感器
2.2.4烟雾、气体传感器
2.2.5转速、位移、加速度传感器
2.2.6磁阻传感器
第3章无线传感器网络的关键技术
3.1时钟同步技术
3.1.1传感器网络的时间同步机制
3.1.2时间同步协议
3.1.3时间同步的应用示例
3.2节点定位技术
3.2.1概述
3.2.2基于测距的定位方式
3.2.3基于非测距方法的定位方式
3.2.4典型定位应用
3.3网络服务质量保证
3.3.1概述
3.3.2数据融合
3.3.3拥塞控制
3.4无线传感器网络中嵌入式系统软件技术
3.4.1概述
3.4.2TinyOS操作系统
3.4.3后台管理软件
第4章ZigBee技术基础
4.1ZigBee技术简介
4.2IEEE 820.15.4标准
4.2.1概述
4.2.2网络协议栈
4.2.3物理层
4.2.4MAC层
4.3ZigBee中的无线通信技术
4.3.1CSMA/CA
4.3.2DSSS
第5章ZigBee应用开发
5.1ZigBee芯片
5.1.1CC2530射频芯片简介
5.1.2CC2530引脚描述
5.1.3CPU和存储器
5.1.4外部设备
5.2ZigBee硬件开发
5.2.1ZigBee硬件平台介绍
5.2.2无线传感器网通信模块结构
5.2.3无线节点模块
5.2.4电源板与智能主板
5.2.5嵌入式网关(Cortex A8DB开发板)
5.3ZigBee软件开发
5.3.1IAR集成开发环境简介
5.3.2IAR工程的建立及配置
5.3.3编译与调试
5.4ZigBee协议栈
5.4.1TI ZStack协议栈简介
5.4.2TI ZStack软件结构
第6章无线传感器网络安全技术
6.1安全问题概述
6.1.1信息安全面临的障碍
6.1.2安全需求
6.1.3攻击与威胁
6.2路由安全
6.2.1无线传感器网络路由的特点
6.2.2路由攻击的防范
6.2.3安全路由协议
6.3密钥管理
6.3.1数据加密和认证
6.3.2密钥管理方案
6.4入侵检测
6.4.1入侵检测模型
6.4.2入侵检测算法
6.4.3入侵检测的常用方法
第7章综合应用
7.1概述
7.2综合应用
7.2.1教育领域
7.2.2工业领域
7.2.3农业领域
7.2.4建筑领域
7.2.5城市管理无线传感器网
7.2.6医疗卫生领域
7.2.7环境监测
7.2.8仓储物流管理
7.2.9智能家居
7.2.10军事领域
第2篇实践部分
第8章软件平台的搭建
8.1IAR EW8051集成开发环境及其使用
8.1.1IAR安装
8.1.2IAR软件的使用
8.2SmartRF闪存编程器的使用
第9章控制器实验
9.1实验一GPIO控制接口实验
9.2实验二LCD控制实验
9.3实验三CC2530外部中断实验
9.4实验四CC2530定时器实验
9.5实验五CC2530串口通信实验
9.6实验六CC2530 ADC实验
第10章无线通信基础
10.1实验一简单点到点通信实验
10.2实验二CC2530无线通信丢包率测试实验
10.3实验三802.15.4—2.4GHz各信道信号强度测试实验
第11章ZStack协议栈实验——拓扑1（点到点）
11.1实验一*大吞吐率测试
11.2实验二*大数据吞吐量测试
第12章ZStack协议栈实验——拓扑2（星状网）和拓扑3（MESH网）
12.1实验一ZStack协议栈星状网通信实验
12.2实验二ZStack协议栈MESH网通信实验
参考文献
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无线传感器网络/王利强 节选
第3章 CHAPTER 3 无线传感器网络的关键技术 3.1时钟同步技术 3.1.1传感器网络的时间同步机制 1. 传感器网络时间同步的意义 无线传感器网络的同步管理主要是指时间上的同步管理。在分布式的无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟，由于不同节点的晶体振荡器存在频率偏差，所以各个传感器节点的本地时钟频率、相位也各不相同，又由于温度、湿度变化的影响及电磁干扰的存在，就会造成不同网络节点之间的运行时间出现偏差。无线传感器网络单个节点能力有限，在某些情况下，一些测量工作，如移动物体定位，需要整个网络所有节点相互配合共同完成，完成这类工作，就需要所有节点的时间保持同步。 时间同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制。在分布式系统中，时间同步涉及“物理时间”和“逻辑时间”两个不同的概念。物理时间指人类社会使用的绝对时间； 逻辑时间指表示事件发生先后顺序关系的时间，是一个相对的时间概念。 分布式系统通常需要一个表示整个系统时间的全局时间。全局时间根据需要可以是物理时间或逻辑时间。 无线传感器网络时间同步机制的意义和作用主要体现在如下两方面。 首先，传感器节点通常需要彼此协作，去完成复杂的监测和感知任务。 其次，传感器网络的一些节能方案是利用时间同步来实现的。如利用休眠/唤醒机制、同步机制为本地时钟提供相同的时间基准。 2. 传感器网络时间同步协议的特点 网络时间协议(Network Time Protocol,NTP)在因特网得到广泛使用，具有精度高、鲁棒性好和易扩展等优点。但是它依赖的条件在传感器网络中难以满足，因而不能直接移植运行，主要是由于以下原因： ①NTP应用在已有的有线网络中，它假定网络链路失效的概率很小，而传感器网络中无线链路通信质量受环境影响较大，甚至通信经常中断； ②NTP的网络结构相对稳定，便于为不同位置的节点手工配置时间服务器列表，而传感器网络的拓扑结构动态变化，简单的静态手工配置无法适应这种变化； ③NTP中时间基准服务器间的同步无法通过网络自身来实现，需要其他基础设施的协助； ④NTP需要通过频繁交换信息，来不断校准时钟频率偏差带来的误差，并通过复杂的修正算法，消除时间同步消息在传输和处理过程中的非确定因素干扰，CPU使用、信道侦听和占用都不受任何约束，而传感器网络存在资源约束，必须考虑能量消耗。 因此，由于传感器网络的特点，在能量、价格和体积等方面的约束，使得NTP、GPS等现有时间同步机制并不适用于通常的传感器网络，需要有专门的时间同步协议才能使得传感器网络正常运行和实用化。 3.1.2时间同步协议 传感器网络的时间同步协议（Timingsync Protocol for Sensor Networks,TPSN）类似于传统网络的NTP，目的是提供传感器网络全网范围内节点间的时间同步。TPSN采用层次型网络结构。 1. TPSN的操作过程 TPSN包括两个阶段： （1） **个阶段生成层次结构，每个节点赋予一个级别，根节点赋予*高级别第0级，第i级的节点至少能够与一个第(i-1)级的节点通信； （2） 第二个阶段实现所有树节点的时间同步，第1级节点同步到根节点，第i级的节点同步到第(i-1)级的一个节点，*终所有节点都同步到根节点，实现整个网络的时间同步。 2. 相邻级别节点间的同步机制 邻近级别的两个节点对间通过交换两个消息实现时间同步。同步过程如图3.1所示。边节点S在T1时间发送同步请求分组给节点R，分组中包含S的级别和T1时间。节点R在T2时间收到分组，T2=(T1+d+Δ)，其中Δ=(T2－T1)－(T4－T3)2,然后在T3时间发送应答分组给节点S，分组中包含节点R的级别和T1、T2和T3信息。节点S在T4时间收到应答，T4=(T3+d+Δ)。因此可以推导出公式： d=(T2－T1)+(T4－T3)2。节点S在计算时间偏差之后，将它的时间同步到节点R。 图3.1邻近级别的两个节点对间通过交换两个消息实现时间同步 3.1.3时间同步的应用示例 这里介绍磁阻传感器网络对机动车辆的测速。为了实现这个用途，网络必须先完成时间同步。由于对机动车辆的测速需要两个探测传感器节点的协同合作，测速算法提取车辆经过每个节点的磁感应信号的脉冲峰值，并记录时间。如图3.2所示。 ……
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