無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　作為一種短距、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在科研、工業(yè)、國防、國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域應(yīng)用的越來越廣泛和深入。該書的撰寫除了將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本理論體系作了系統(tǒng)性地展開以外，撰寫風(fēng)格上具有較強的建筑行業(yè)特點，書中使用了一定的篇幅、較深入地敘述和介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在建筑行業(yè)、城市供熱、工業(yè)控制中的檢測控制領(lǐng)域以及部分環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用等內(nèi)容?！　”緯鴮?yīng)用于建筑環(huán)境小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涉及的許多相關(guān)問題作出了較深入的研究；對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及組成方式的靈活多樣性也作了較深入的探討。　　通過較系統(tǒng)地介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及在部分行業(yè)中的應(yīng)用，讀者可以較深入地了解和掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本理論、基本技能，同時掌握實際應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計的方法，以及在工程中對可能遇到的許多實際問題找到一些實用的解決方法?！　”緯饕敲嫦蚋叩仍盒ｋ姎庑畔㈩悓I(yè)的本科生、研究生、專業(yè)研究人員、教師和工程技術(shù)人員，特別適合與建筑行業(yè)相關(guān)的本科生、研究生、專業(yè)研究人員、教師和工程技術(shù)人員閱讀。也可以作為電氣信息類專業(yè)的高年級本科生和研究生的教學(xué)參考用書。　　感謝北京建筑工程學(xué)院在出版這部專著給予的專項出版基金幫助?！　≡谧珜懕緯倪^程中，由于時間倉促，難免有一些錯誤和缺點，懇請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書的內(nèi)容包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee協(xié)議規(guī)范、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議、短距無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全、傳輸網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件開發(fā)與設(shè)計、應(yīng)用于建筑環(huán)境小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及在部分行業(yè)中的應(yīng)用。    本書可以作為建筑類高等院校的建筑電氣與智能化、電氣工程與自動化、自動化、電氣工程、機械電子工程的專業(yè)教師、研究生和本科生、專業(yè)研究和工程技術(shù)人員的參考用書，也可以作為以上專業(yè)的高年級本科生和研究生的教學(xué)參考用書。

書籍目錄

前言第1章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識  1.1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念與特點    1.1.1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念    1.1.2　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點  1.2　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和現(xiàn)狀    1.2.1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展    1.2.2　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀  1.3　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)    1.3.1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)    1.3.2　傳感器節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)  1.4　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)和一些要解決的問題    1.4.1　低耗自組機制    1.4.2　異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)互通    1.4.3  大結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)協(xié)同地處理數(shù)據(jù)    1.4.4　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究    1.4.5　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要研究的一些問題第2章　IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee協(xié)議規(guī)范  2.1　IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)    2.1.1  IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的概述    2.1.2　IEEE802.15.4的物理層    2.1.3  IEEE802.15.4的MAC層  2.2　ZigBee技術(shù)以及和IEEE802.15.4的關(guān)系    2.2.1　ZigBee由來    2.2.2　IEEE802.15.4和ZigBee的關(guān)系  2.3　ZigBee協(xié)議規(guī)范  2.4　ZigBee技術(shù)的應(yīng)用第3章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議  3.1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作特點和路由設(shè)計中的性能指標(biāo)    3.1.1  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作特點    3.1.2　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的性能指標(biāo)　……第4章　短距無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第5章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋控制第6章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)第7章  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位技術(shù)第8章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全第9章　傳輸網(wǎng)絡(luò)第10章　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件開發(fā)與設(shè)計第11章　應(yīng)用于建筑環(huán)境小規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)第12章　在部分行業(yè)中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　MECN協(xié)議利用低功耗的GPS定位系統(tǒng)，其主要設(shè)計思想是計算和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)攜載能源能夠被科學(xué)合理經(jīng)濟(jì)地使用，子網(wǎng)內(nèi)部所含節(jié)點的數(shù)目少，任意兩個節(jié)點間傳輸數(shù)據(jù)都消耗很低的能量。　　在TBF路由技術(shù)中，從源站發(fā)起的路由通過指定軌道而不是節(jié)點序列來實現(xiàn)路由組織，避免了中間節(jié)點存儲大量路由信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點利用貪心算法根據(jù)給出的軌道參數(shù)和相鄰節(jié)點位置信息，計算出與給定軌道最近的相鄰節(jié)點作為下一跳節(jié)點?！　￡P(guān)于基于地理位置的路由技術(shù)及對應(yīng)的算法，研究人員做了大量研究，并提出了許多在理論和實際工程上都很有意義的算法和技術(shù)，邊界定位的地理路由方法是其中的一種，該方法只需要少數(shù)節(jié)點的精確位置信息就可以實現(xiàn)基于位置信息的路由服務(wù)。與其他的依托地理位置信息的路由技術(shù)不同的是，其他方法需要很多節(jié)點的精確位置信息，而這就意味著路由技術(shù)的實現(xiàn)資源耗用比較大?！　?.6基于查詢的路由　　在室外環(huán)境監(jiān)測、建筑內(nèi)部的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)監(jiān)測中，常使用基于查詢的路由方式組織數(shù)據(jù)傳輸路徑，匯聚節(jié)點發(fā)出任務(wù)查詢命令，傳感器節(jié)點向匯聚節(jié)點報告采集的數(shù)據(jù)，而命令傳遞和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量在總的通信流量中占有主要的很大的比重。這種組織路由的方式叫基于查詢的路由，這類路由方法中，主要有定向擴(kuò)散路由和謠傳路由。　　3.6.1定向擴(kuò)散路由　　定向擴(kuò)散路由（DD，Directed Diffusion）也是一種以數(shù)據(jù)為中心并基于查詢的路由技術(shù)，應(yīng)用定向擴(kuò)散路由規(guī)則的傳感器節(jié)點使用基于屬性的命名機制來描述數(shù)據(jù)，并通過向所有節(jié)點發(fā)送對某個命名數(shù)據(jù)的interest（任務(wù)描述符）來完成數(shù)據(jù)收集。在傳播任務(wù)描述符的過程中，指定范圍內(nèi)的節(jié)點利用緩存機制動態(tài)維護(hù)接收數(shù)據(jù)的屬性及指向信息源的梯度矢量等信息，同時激活傳感器來采集與該任務(wù)描述符相匹配的信息。節(jié)點對采集的信息進(jìn)行簡單的預(yù)處理后，利用本地化規(guī)則和加強算法建立一條到達(dá)目的節(jié)點的最佳路徑。任務(wù)描述符interest也稱為興趣消息?！　≡诙ㄏ驍U(kuò)散路由方式中，匯聚節(jié)點將查詢?nèi)蝿?wù)封裝成興趣消息的形式，用泛洪方式將興趣消息傳送給傳感器網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點，用戶對某些特定的信息如建筑物內(nèi)部環(huán)境中溫、濕度，某些空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的工作狀況等，匯聚節(jié)點將興趣消息傳送給其他節(jié)點時，協(xié)議逐跳地在每個節(jié)點上建立反向數(shù)據(jù)傳輸梯度，方向是從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點。數(shù)據(jù)源處的節(jié)點將數(shù)據(jù)沿著數(shù)據(jù)傳輸梯度方向傳送給匯聚節(jié)點。

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