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無線傳感器網絡基礎:理論和實踐

2014-02-27 來源:微波射頻網 我要評論(0) 字號:
主題圖書: 無線傳感器
定價: ¥ 49
作者: (德)達爾吉 等著,孫利民 等譯
出版: 清華大學出版社
書號: 9787302346180
語言: 簡體中文
日期: 2014-01-01
版次: 1 頁數: 294
開本: 16開 查看: 0
無線傳感器網絡基礎:理論和實踐

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圖書介紹

傳感器設計、信息技術以及無線網絡等領域的快速進步,為無線傳感器網絡(WSN)的發展鋪平了道路。WSN可以把虛擬(計算)世界與現實世界以前所未有的規模相接合,并開發大量實用型的應用,包括保護民用基礎設施、監測居住地、精準農業、有毒氣體檢測、供應鏈管理和醫療保健等方面。然而,WSN的設計面臨著嚴峻的挑戰,因為所需要的知識包括了電子、計算機工程和計算機科學領域的幾乎所有研究方向。
目前,世界各地許多大學都給高年級本科生或研究生開設WSN課程。另外,WSN也是很多學生項目和研究生論文的關注點。所以,本書作為一本教科書,主要是針對工程類和計算機科學專業的學生。它介紹了WSN的若干基本概念和設計時的框架模型,并且盡量把理論與實踐相結合,同時介紹了已經構建的系統原型和最新的進展。在每章結尾,給出了大量的實際問題和練習,幫助學生們評估對所學主要概念和理論的理解。此外,本書的部分章節和內容已經充分模塊化,為課程內容的設計提供了靈活性。
《無線傳感器網絡基礎:理論和實踐》同樣有助于對WSN感興趣的學者,適合自學,并且可以作為重要的參考。對于該類讀者,本書可以當作基礎概念的教程和近期研究成果、技術進展的綜述。
本書的組織結構
本書介紹了WSN的基本概念和原理,綜述了傳感器系統不同層上的協議、算法和技術,包括網絡協議棧、中間件和應用層等。
《無線傳感器網絡基礎:理論和實踐》分為三個部分。第一部分:序言。第1章給出了WSN應用、傳感器節點和基本系統結構的概述。第2章概述了代表性的傳感器網絡應用。第3章分析了不同的節點架構,詳細地講解了感知子系統、處理子系統和通信接口,另外,給出了幾個典型的原型實現的例子。第4章對操作系統的功能性和非功能性方面進行了敘述,并綜述了最近的操作系統實例。
第二部分,基本架構,詳細講解了協議和在傳感器系統不同的網絡協議層上使用的算法。在這些層的設計和選擇對傳感器節點和網絡的操作與資源利用率有顯著影響。第5章開始引入物理層架構和概念進行講解。由于許多傳感器節點共享無線介質,MAC層協議需要訪問無線信道進行仲裁。第?6?章介紹了MAC?層的解決方案。第?7?章討論了無線傳感器網絡中的多跳通信以及相關挑戰,同時對現有的和提出的路由協議進行研究。
第三部分,節點和網絡管理,探討了另外一些技術并提出了針對各種挑戰的解決方案。第8章綜述了WSN的能耗管理技術。當多個傳感器節點觀測現實世界中的同一個事件時,正確地分析來自不同傳感器的數據就非常重要,這需要傳感器節點的時鐘互相同步。不少其他的協議和算法同樣需要時鐘同步,例如,很多MAC協議依賴于精確的時序以確保沒有兩個節點同時發送數據包。因此,第9章介紹了時間同步的概念,并給出了幾種同步策略的概述。對于許多WSN應用,無論是使用絕對坐標表示(例如,使用GPS),還是使用在同一環境中相對于其他節點或地標來表示,很重要的一點是需要傳感器節點能夠估算出自己的位置。第?10?章論述了多種定位機制,并比較了它們的優缺點。鑒于許多傳感器應用的性質(軍事、應急響應)和WSN的獨有特點(例如,規模和無人值守操作),WSN面臨著不少安全挑戰,因此,在第?11?章中討論了WSN的安全隱患和防御措施。最后,第12章對本書做出總結,描述了開發環境和WSN的編程技術,也概述了經常使用的WSN仿真器。

圖書目錄

第一部分 序言
第1章 無線傳感器網絡研究動機
1.1 定義與背景
1.1.1 傳感和傳感器
1.1.2 無線傳感器網絡
1.2 挑戰和約束
1.2.1 能量
1.2.2 自我管理
1.2.3 無線組網
1.2.4 分布式管理
1.2.5 設計限制
1.2.6?安全
1.2.7?其他挑戰
練習
參考文獻
第2章 應用
2.1 結構安全監測
2.1.1 感知地殼活動
2.1.2 使用固有頻率的單損傷檢測
2.1.3 使用固有頻率的多損傷檢測
2.1.4 使用模態振型的多損傷檢測
2.1.5 相關性
2.1.6 壓電效應
2.1.7 原型
2.2 交通控制
2.2.1 感知任務
2.2.2 原型
2.3 醫療保健
2.3.1 可用的傳感器
2.3.2 原型
2.4 管道監測
2.4.1 原型
2.5 精細農業
2.5.1 原型
2.6 活火山
2.6.1 原型
2.7 地下采礦
2.7.1 事故起因
2.7.2 感知任務
練習
參考文獻
第3章 節點架構
3.1 傳感子系統
3.1.1 模數轉換器
3.2 處理器子系統
3.2.1 體系結構概述
3.2.2 微控制器
3.2.3 數字信號處理器
3.2.4 專用集成電路
3.2.5 現場可編程門陣列
3.2.6 比較
3.3 通信接口
3.3.1 串行外圍接口
3.3.2 內部集成電路
3.3.3 總結
3.4 原型機
3.4.1 IMote節點的架構
3.4.2 XYZ節點的架構
3.4.3 Hogthrob節點的架構
習題
參考文獻
第4章 操作系統
4.1 功能方面
4.1.1 數據類型
4.1.2 調度
4.1.3 堆棧
4.1.4 系統調用
4.1.5 處理中斷
4.1.6 多線程
4.1.7 基于線程的和基于事件的編程
4.1.8 內存分配
4.2 非功能方面
4.2.1 分離關注點
4.2.2 系統開銷
4.2.3 可移植性
4.2.4 動態重編程
4.3 操作系統原型
4.3.1 TinyOS
4.3.2 SOS
4.3.3 Contiki
4.3.4 LiteOS
4.4 評估
……

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