无线传感器网络实用教程
《无线传感器网络实用教程》是2012年清华大学出版社出版的图书，作者是余成波，李洪兵，陶红艳。
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《无线传感器网络实用教程》是2012年清华大学出版社出版的图书，作者是余成波，李洪兵，陶红艳。
《无线传感器网络实用教程》是作者在近几年无线传感器网络学习研究的基础上，结合实际开发经验进行编撰的。本书共分5篇18章，主要介绍无线传感器的原理及实践开发技术。本书在介绍无线传感器网络基本原理和理论后，重点阐述无线传感器网络实践开发技术。第1篇是无线传感器网络概述，第2篇是无线传感器网络原理，第3篇是zigbee(t1 2430)实践开发技术，第4篇是zigbee(jennic)实践开发技术，第5篇是丁lnyos实践开发技术。
《无线传感器网络实用教程》的特点是在编写过程中除介绍其基本理论外，突出了实践的重要性。在内容的编排上淡化了学科性，避免介绍过多偏深的原理、理论，而注重理论在具体运用中的要点、方法和技术操作，并结合实际范例，逐层分析和总结。本书侧重于实践操作，将教材内容与工作岗位对专业人才的知识要求与技能要求结合起来，将开发实例提升到一个较重要的位置，按照"理论一平台构建一开发实例"的组织结构编写教材。
《无线传感器网络实用教程》可以作为高等院校本专科生和各高职院校学生的学习教材，也可以作为研究生进行无线传感器网络开发和研究的参考书。只要具备基本的软硬知识的人员通过此书的学习就能够较快地了解并熟悉无线传感器网络原理和掌握其开发实践技术。本书具有较强的实践指导意义。
《无线传感器网络实用教程》
第1篇 无线传感器网络概述
第1章 无线传感器网络简介
1.1 短距离无线网络概述
1.2 无线传感器网络发展历程
1.3 无线传感器网络的特征
1.4 传感器网络的关键技术
1.5 无线传感器网络的应用
1.6 无线传感器网络仿真平台
1.7 无线传感器网络开发平台
1.8 小结
参考文献
第2篇 无线传感器网络原理
第2章 无线传感器网络体系结构
2.1 体系结构概述
2.2 无线传感器网络体系结构
2.3 小结
参考文献
第3章 路由协议
3.1 概述
.3.2 路由协议分类
3.3 典型路由协议分析
3.4 小结
参考文献
第4章 mac协议
4.1 概述
4.2 wsn的mac协议分类
4.3 mac协议分析比较
4.4 小结
参考文献
第5章 拓扑控制
5.1 概述
5.2 拓扑控制设计目标与研究现状
5.3 拓扑模型与拓扑控制算法
5。4 小结
参考文献
第6章 wsn定位技术
6.1 定位技术简介
6.2 测距方法
6.3 常用的定位计算方法
6.4 典型wsn定位系统和算法
6.5 定位算法设计的注意问题
6.6 小结
参考文献
第7章 时间同步
7.1 时间同步概述
7.2 时间同步算法
7.3 算法比较分析
7.4 小结
参考文献
第8章 安全技术
8.1 无线传感器网络安全基本理论
8.2 无线传感器网络的安全技术研究
8.3 无线传感器网络安全协议
8.4 操作系统安全技术
8.5 无线传感器网络安全的研究进展
8.6 小结
参考文献
第9章 协议标准
9.1 标准概述与网络简介
9.2 1eee 802.15.4协议
9.3 zigbee协议标准
9.4 小结
参考文献
第3篇 zigbee实践开发技术--cc2430
第10章 zigbee硬件平台
10.1 zigbee无线soc片上系统cc2430/cc2431概述
10.2 cc2430/cc2431芯片主要特点
10.3 cc2430/cc2431芯片功能结构
10.4 soc无线cc2430之8051的cpu介绍
10.5 cc2410/cc2431主要外部设备
10.6 无线模块
10.7 cc2430/cc2431所涉及的无线通信技术
10.8 cc2431无线定位引擎介绍
10.9 基于cc2430/cc2431的zigbee硬件平台
第11章 cc2430开发环境iar
11.1 软件安装
11.2 zigbee精简协议
11.3 软件设置及程序下载
11.4 软件使用实例
11.5 取片内温度实例
第12章 开发实践--环境监测
12.1 系统总体方案
12.2 zigbee芯片选择
12.3 系统硬件研制
12.4 系统试验平台搭建
12.5 小结
参考文献
第4篇 zisbee实践开发技术--jennic
第13章 硬件平台
13.1 概述
13.2 硬件平台介绍
第14章 软件平台
14.1 软件介绍
14.2 软件安装
14.3 软件使用说明
14.4 实验平台功能演示
14.5 可视化工具软件isnamp-j
第15章 开发实践--基于zigbee协议栈进行开发
15.1 协议栈架构简介
15.2 zigbee协议栈的开发接el apl
15.3 应用框架接口函数
15.4 zigbee device profile apl
15.5 外围部件的操作
参考文献
第5篇 tinyos实践开发技术
第16章 nesc语言
16.1 nesc语言简介
16.2 语法与术语
16.3 接口
16.4 组件
16.5 模块
16.6 结构
16.7 nesc协作
16.8 应用程序
16.9 多样性
参考文献
第17章 tinyos操作系统
17.1 tinyos简介
17.2 tinyos框架结构与特点
17.3 tinyos组件
17.4 tinyos的系统模型
17.5 tinyos通信模型
17.6 tinyos事件驱动机制、调度策略
17.7 tinyos任务调度机制
17.8 tinyos硬软件实现
17.9 tinyos协议栈
17.10 tinyos应用示例
17.11 tinyos的安装
第18章 tinyos示例
18.1 tinyos示例--用事件驱动方式从传感器读取数据
18.2 crossbow-oem设计套件与网络操作
18.2 传感器节点配置
18.4 moteview操作示例
作者:余成波 李洪兵 陶红艳
丛书名:21世纪高等学校规划教材.物联网
出版社:清华大学出版社
ISBN:9787302271055
出版日期:2012 年4月
开本:16开
页码:441
版次:1-1
无线传感器是有接收器和。接收器上可以接多个传感器的。输送都是两三百米、频率是2.4GHz。如果需要传输更远的距离的话就需要跳频了。这样整个形式就是无线传感器的网络了。
无线传感器的应用范围非常广，能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监测、复杂机械监控、城市交通、远程医疗等等。
举例1：军事通信 在现代化战场上，由于没有等基础设施可以利用，需要借助无线传感器网络进行信息交换。无线传感器网络具有密集型、随机分布等特点，非常适合应用在恶劣的战场环境，能够监测敌军区域内的兵力、装备...
无线传感器网络组网设计
无线传感器网络组网设计
无线传感器网络是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络。本文分析了Zig Bee无线传感器网络的结构,并研究了采用Zig Bee技术如何建立无线传感器网络,及实现终端节点和协调节点的通信。
基于无线传感器网络的电网防雷技术
基于无线传感器网络的电网防雷技术
近年来,因雷击引起的电网故障发生率较高,各类防雷装置受成本和保护范围的限制,不可能在线路全线使用。研究了一种基于无线传感器网络的电网雷击实时监测与分析系统,根据线路的具体情况布置无线传感器节点,实时采集前端避雷器状态数据、雷击时的各种实时雷电参数,通过传感器网络多跳传送至主控监测中心,使后方人员能实时了解电网防雷设备的运行状况,及时分析雷击的形式和故障地点,为准确判断输电线路雷害成因提供证据。
出版者的话
译者序
前言
第1章 无线传感器网络概述 1
1.1 背景 1
1.2 无线传感器节点的组成 2
1.3 传感器网络的分类 3
1.4 无线传感器网络的特点 4
1.5 无线传感器网络面临的挑战 5
1.6 无线传感器网络和无线网状网络的对比 7
1.7 总结 8
参考文献 8
第2章 无线传感器节点：结构与操作 10
2.1 无线传感器网络的限制 10
2.2 设计挑战 12
2.3 硬件体系结构 12
2.4 操作系统与环境 14
2.5 传感器节点示例 16
2.6 基础设施对无线传感器网络性能指标的影响 16
2.7 MEMS技术 17
2.8 硬件平台 18
2.8.1 片上系统传感器节点 18
2.8.2 增强通用个人计算机 18
2.8.3 专用传感器节点 18
2.9 软件平台 19
2.10 总结 19
参考文献 19
第3章 无线传感器网络的应用：概述与案例研究 21
3.1 目标检测与追踪 21
3.1.1 能量 22
3.1.2 可靠性 23
3.1.3 复杂度 23
3.1.4 目标对环境扰动的识别（现象学） 23
3.1.5 传感器的选择 24
3.2 轮廓与边缘检测 24
3.2.1 连续极值搜索 25
3.2.2 传感器分组与轮廓点搜寻 25
3.2.3 轮廓线的创建 26
3.3 应用的类型 26
3.3.1 环境应用 26
3.3.2 医疗应用 26
3.3.3 生产过程控制 27
3.3.4 智能家居 27
3.3.5 国土安全 27
3.3.6 水下应用 27
3.3.7 农业 31
3.3.8 军事应用 31
3.4 总结 31
参考文献 31
第4章 无线传感器网络中的介质访问 34
4.1 无线网络中的介质访问控制 34
4.1.1 S-MAC：节能协议 35
4.1.2 L-MAC：轻量级MAC协议 38
4.1.3 动态调度MAC协议 40
4.1.4 节能QoS感知MAC协议 42
4.1.5 节能应用感知MAC协议 43
4.1.6 位置感知MAC协议 43
4.1.7 移动无线传感器网络的节能MAC协议 44
4.1.8 O-MAC：以接收端为中心的能量管理协议 44
4.1.9 PMAC：无线传感器网络的自适应节能MAC协议 45
4.1.10 T-MAC协议 46
4.1.11 BMAC协议 47
4.2 无线传感器网络的MAC问题 48
4.3 总结 49
参考文献 49
第5章 无线传感器网络中的路由 53
5.1 无线传感器网络中的路由基础与挑战 53
5.2 基于网络架构的路由协议 56
5.2.1 多跳平面路由 56
5.2.2 分层/分簇路由机制 59
5.2.3 基于位置的路由机制 64
5.3 基于操作特点的路由协议 66
5.3.1 基于查询的路由方法 66
5.3.2 多径路由机制 66
5.3.3 协作与非协作处理 67
5.3.4 基于服务质量的路由机制 67
5.3.5 基于协商的路由机制 68
5.4 总结 68
参考文献 69
第6章 无线传感器网络的传输协议 73
6.1 无线传感器网络的传输协议需求 73
6.2 因特网传输协议及其在无线传感器网络中的适用性 74
6.3 现有的无线传感器网络传输协议 75
6.3.1 协议分类 75
6.3.2 以拥塞控制和流量控制为中心的协议 75
6.3.3 以可靠性为中心的协议 82
6.3.4 其他协议 89
6.4 总结 90
参考文献 91
第7章 定位与追踪 93
7.1 定位 93
7.1.1 测距技术 94
7.1.2 到达时差 95
7.1.3 到达角和数字罗盘 96
7.1.4 定位算法 96
7.2 目标追踪 109
7.2.1 单目标追踪 109
7.2.2 多目标追踪 114
7.3 总结 116
参考文献 116
第8章 拓扑管理与控制 119
8.1 拓扑管理 119
8.2 拓扑管理的分类 119
8.2.1 拓扑发现 119
8.2.2 休眠周期管理 122
8.2.3 集群 125
8.3 拓扑控制 130
8.3.1 网络覆盖 130
8.3.2 网络连通性 132
8.4 总结 134
参考文献 134
第9章 无线传感器网络的性能评估 138
9.1 背景信息 138
9.2 无线传感器网络建模 139
9.3 仿真模型 142
9.4 对传感器行为和传感器网络建模 144
9.4.1 自组织 144
9.4.2 协同算法 145
9.4.3 安全机制 145
9.4.4 能量感知要求 145
9.5 无线传感器网络的仿真工具 146
9.6 性能指标 148
9.7 基本模型 149
9.7.1 流量模型 149
9.7.2 能量模型 150
9.8 总结 150
参考文献 150
第10章 无线传感器网络中的安全问题 153
10.1 背景 153
10.2 无线传感器网络的限制 156
10.3 无线传感器网络的安全需求 156
10.4 无线传感器网络特有的漏洞和相应攻击方法 158
10.5 无线传感器网络的物理攻击 159
10.6 无线传感器网络近期的安全问题 161
10.7 无线传感器网络的安全协议 162
10.7.1 SPINS 162
10.7.2 TinySec 162
10.7.3 LEAP 162
10.8 无线传感器网络中的拒绝服务攻击和相关防御措施 163
10.9 总结 166
参考文献 166
第11章 无线移动传感器网络 171
11.1 覆盖与移动传感器 172
11.1.1 Voronoi图方法 172
11.1.2 基于虚拟力的方法 175
11.1.3 基于网格的方法 176
11.1.4 事件覆盖 178
11.2 网络寿命延长 181
11.2.1 可预测且可控的移动汇聚节点 181
11.2.2 可预测但不可控的移动汇聚节点 182
11.2.3 不可预测且不可控的汇聚节点 183
11.2.4 移动中继与数据骡子 188
11.3 总结 190
参考文献 190
第12章 无线多媒体传感器网络 193
12.1 网络应用 193
12.1.1 多媒体监控 193
12.1.2 交通管理 193
12.1.3 先进的医疗服务 193
12.1.4 环境监测 194
12.1.5 工业过程控制 194
12.1.6 虚拟现实 194
12.2 无线多媒体传感器网络面临的挑战 194
12.2.1 资源限制 194
12.2.2 变化的信道容量 195
12.2.3 多媒体编码技术 195
12.2.4 冗余移除 195
12.2.5 QoS要求 195
12.3 无线多媒体传感器网络的不同架构 196
12.3.1 传统架构 196
12.3.2 同构、单层、集群式架构 196
12.3.3 同构、多层架构 197
12.3.4 集成架构 198
12.4 不同架构的对比 198
12.5 多媒体传感器节点架构 198
12.6 现有的传感器节点平台 199
12.6.1 Panoptes 199
12.6.2 Cyclops 200
12.6.3 SensEye 201
12.7 通信层 201
12.7.1 物理层 201
12.7.2 链路层 203
12.7.3 网络层 207
12.7.4 传输层 209
12.7.5 应用层 211
12.7.6 跨层问题 213
12.8 总结 214
参考文献 214
第13章 水下无线传感器网络 218
13.1 水下无线传感器网络的特征、属性和应用 219
13.2 水下物理学和动力学 220
13.3 水下无线传感器网络设计：通信模型和网络协议 224
13.3.1 水下无线传感器网络组件 224
13.3.2 水下无线传感器网络架构 225
13.3.3 定位服务 226
13.3.4 水下无线传感器网络协议设计 228
13.4 总结 233
参考文献 233
第14章 无线地下传感器网络 237
14.1 应用 237
14.1.1 土壤属性监测 238
14.1.2 环境监测 238
14.1.3 边界监视 238
14.1.4 采矿安全警戒 238
14.1.5 基础设施监测 238
14.1.6 定位 239
14.2 无线地下传感器网络设计中的挑战 239
14.2.1 地下通信信道设计 239
14.2.2 拓扑设计 239
14.2.3 能量消耗 240
14.2.4 天线设计 240
14.2.5 环境风险 240
14.3 网络架构 241
14.3.1 埋在地下的WUGSN拓扑 241
14.3.2 部署在矿井和隧道中的WUGSN拓扑 242
14.4 通信架构 242
14.4.1 物理层 243
14.4.2 数据链路层 243
14.4.3 网络层 244
14.4.4 传输层 244
14.4.5 跨层设计 245
14.4.6 极端机会路由 245
14.4.7 地下机会路由协议 246
14.5 无线地下信道 246
14.6 土壤属性对无线地下信道的影响 248
14.7 地下信道模型 249
14.7.1 埋在地下的WUGSN通信信道 249
14.7.2 部署在矿井和隧道中的WUGSN通信信道 249
14.8 总结 250
参考文献 250
索引 252
参考文献
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，综合了传感技术、微电子技术、网络技术、无线通信技术、嵌入式技术、分布式计算处理技术等多种技术的交叉学科，涉及的范围十分广泛，因而相关的研究内容也十分丰富，目前世界各国均对其各方面开展了研究。
随着微电子机械系统、功耗无线电通信技术、嵌入式计算技术、微型传感器技术及集成电路技术的飞速发展和日益成熟，使得由大量低成本、低功耗、小体积、短距离通信多功能的微型传感器通过无线链路自组织为无线传感器网络(WSN)成为现实。WSN已经广泛应用于军事、交通、环境监测和预报、卫生保健、空间探索等各个领域，在当前国际上备受关注，涌现了许多研究热点领域。
传感器节点的基本组成和功能包括如下几个单元：传感单元、处理单元、无线通信单元和供电单元等。此外，其他可以选择的功能部分有定位系统、移动系统以及电源供电系统等。
传感器单元由传感器和数/模转换模块组成，用于感知、获取监测区域内的信息，并将其转换为数字信号;处理单元由嵌入式系统构成，包括处理器、存储器等，负责控制和协调节点各部分的工作，存储和处理自身采集的数据以及其他节点发来的数据;无线通信单元由无线通信模块组成，负责与其他传感器节点进行通信，交换控制信息和收发采集数据;供电单元通常采用微型电池，为传感器节点提供正常工作所必需的能源。
人们一度认为成熟的Ad-hoc网络机制和技术可以应用到无线传感器网络。但随着深入的研究发现，无线传感器网络有的技术要求和应用目标明显不同于Ad-hoc网络。Ad-hoc网络致力于为用户提供高质量的数据传输服务，是以传输数据为目的;无线传感器网络将能源的高效使用作为首要设计目标，是以数据为中心。无线传感器网络具有许多区别于Ad-hoc网络的独有特征。
①规模大、密度高。无线传感器网络与Ad-hoc网络不同，通常密集部署在大片的监测区域，为了获取更精确、完整的信息，需要部署规模很大、密度很高的传感器节点，以便通过大量冗余节点的协同工作来提高系统的工作质量。
②以数据为中心。在无线传感器网络中，终端用户不会具体关心单个节点的监测数据，通常只关心某个区域内某个监测指标的数值。
③可靠性差。与Ad-hoc网络相比，无线传感器网络节点出现故障的可能性要大得多。传感器节点是通过随机撒播的方式部署在指定的恶劣环境或无人区域，在无人值守状态下工作，网络维护变得十分困难。
④传感器节点的能力有限。传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力都是十分有限的。
⑤与应用相关。无线传感器网络是通过感知客观世界来获取外界的信息。由于不同的应用关心的信息不同，使得无线传感器网络只能针对每一个具体的应用来开展设计工作，不能像Internet那样有统一的通信协议平台。由于应用的不同，无线传感器网络对网络系统的要求也不同，硬件平台、软件系统和通信协议都会有很大的差异。
⑥动态变化快。无线传感器网络一般都在比较恶劣的环境下工作，不断变化的外界环境，如突发事件、节点能量耗尽、无线通信链路断续等，都会严重影响系统功能，这就要求传感器节点调整自身的工作状态及网络的拓扑结构，以适应环境的变化。
传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。
无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者的。
无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为: 军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。[1]
无线传感器网络原理目录