正版全新无线传感器网络原理及应用陈小平陈红仙檀永东南大学出版社9787564170882 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈小平，陈红仙，檀永 著

图书标签:

• 无线传感器网络
• 传感器网络
• WSN
• 原理
• 应用
• 陈小平
• 东南大学出版社
• 通信技术
• 物联网
• 嵌入式系统

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出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564170882

商品编码：29428511094

页数：258

图书基本信息
书名：	无线传感器网络原理及应用
丛书名：
作者/主编：	陈小平，陈红仙，檀永
出版社：	东南大学出版社
ISBN号：	9787564170882
出版年份：	2017年4月

版次：	第1版
总页数：	258页
开本：	16
图书定价：	48元
实际重量：	0.44kg
新旧程度：	正版全新

1无线传感器网络概述

1.1引言

1.2传感器网络的体系结构

1.2.1传感器网络的系统架构

1.2.2传感器网络结点的结构

1.2.3传感器网络的结构

1.3传感器网络的特征

1.3.1与现有无线网络的区别

1.3.2与现场总线的区别

1.3.3传感器结点的限制条件

1.3.4组网特点

1.4传感器网络的应用领域

1.4.1军事领域

1.4.2工业领域

1.4.3农业领域

1.4.4家庭与健康领域

1.4.5环境保护领域

1.4.6其他领域

1.5传感器网络的发展历史

1.5.1计算设备的演化历史

1.5.2无线传感器网络的发展过程

1.5.3我国传感器网络的发展情况

1.6无线传感器网络技术的未来挑战与展望

1.6.1无线传感器网络技术的未来挑战

1.6.2展望

参考文献

2传感器简介

2.1传感器概述

2.1.1传感器的定义和作用

2.1.2传感器的组成

2.1.3传感器的分类

2.2常见传感器的类型介绍

2.2.1能量控制型传感器

2.2.2能量转换型传感器

2.2.3集成与智能传感器

2.3传感器的一般特性和选型

2.3.1传感器的一般特性

2.3.2传感器选型的原则

2.4微型传感器示例

2.4.1DSl8820数字式温度传感器

2.4.2温湿度传感器SHTlx／7x

参考文献

3无线传感器网络的组网基础

3.1物理层

3.1.1物理层概述

3.1.2传感器网络物理层的设计

3.2MAC子层及协议

3.2.1MAC子层

3.2.2MAC协议概述

3.2.3IEEE802.11MAC协议

3.2.4典型MAC协议：S—MAC协议

3.3路由协议

3.3.1路由协议概述

3.3.2地理位置路由协议

3.3.3定向扩散路由协议

参考文献

4无线传感器网络的关键技术

4.1时问同步机制

4.1.1传感器网络的时间同步机制

4.1.2传感器网络时间同步协议

4.2定位技术

4.2.1传感器网络结点定位问题

4.2.2基于测距的定位技术

4.2.3非测距的定位技术

4.2.4定位系统的典型应用

4.3能量管理

4.3.1能量管理的意义

4.3.2传感器网络的电源节能方法

4.3.3动态能量管理

参考文献

5无线传感器网络的数据融合与安全机制

5.1数据融合

5.1.1多传感器数据融合概述

5.1.2传感器网络中数据融合的作用

5.1.3数据融合技术的分类

5.1.4数据融合的主要方法

5.1.5传感器网络应用层的数据融合示例

5.2安全机制

5.2.1安全概述

5.2.2安全攻击

5.2.3SPINS安全解决方案

5.2.4安全管理

参考文献

6无线传感器网络的技术标准

6.1无线传感器网络技术标准的意义

6.2IEEE1451系列标准

6.3IEEE802.15.4标准

6.3.1概述

6.3.2IEEE802.15.4网络简介

6.3.3物理层

6.3.4MAC子层

6.3.5符合IEEE802.15.4标准的无线传感器网络实例

6.4ZigBee协议标准

6.4.1ZigBee概述

6.4.2ZigBee网络层规范

6.4.3ZigBee系统软件的设计开发

参考文献

7CC253x系列射频收发微控制器

7.1CC253x系列射频收发微控器简介

7.1.1CPU和内存

7.1.2时钟和电源

7.1.3外设

7.1.4无线模块

7.2AES协处理器

7.2.1AES操作

7.2.2密钥和IV

7.2.3填充输入数据

7.2.4AES协处理器和CPU通信

7.2.5工作模式

7.2.6CBC—MAC模式

7.2.7CCM模式

7.2.8层之间共享AES协处理器

7.2.9AES中断

7.2.10AESDMA触发

7.2.11AES寄存器

7.3定时器2(MAC定时器)

7.3.1定时器操作

7.3.2中断

7.3.3事件输出(DMA触发和(2SP事件)

7.3.4定时器启动／停止同步

7.3.5定时器2的寄存器

7.4无线模块

7.4.1RF内核

7.4.2FIF0访问

7.4.3DMA

7.4.4存储器映射

7.4.5频率和通道编程

7.4.6IEEE802.15.4—2006调制格式

7.4.71EEE802.15.4—2006帧格式

7.4.8发送模式

7.4.9接收模式

7.4.10RXFIFO访问

7.4.11无线模块控制状态机制

7.4.12随机数的产生

7.4.13数据包分析器和无线模块测试输出信号

7.4.14命令选通／CSMA—CA处理器

7.4.15寄存器

8无线传感器网络应用

8.1汽车道闸控制系统

8.1.1概述

8.1.2道闸控制系统的无线通信技术方案

8.1.3道闸控制系统的硬件设计

8.1.4道闸控制系统的软件设计

8.1.5实验结果与分析

8.2城市照明监控系统

8.2.1研究内容

8.2.2城市照明监控系统设计方案

8.2.3城市照明监控系统的硬件设计

8.2.4城市照明监控系统的嵌入式软件设计

8.2.5城市照明监控系统测试

8.3高压输电线监测系统

8.3.1概述

8.3.2高压输电线故障监测系统设计方案

8.3.3高压输电线故障监测系统的硬件设计

8.3.4高压输电线故障监测系统的嵌入式软件设计

8.3.5实验结果

参考文献

附录中英文术语对照表

《无线传感器网络原理及应用》根据通信工程专业的教学需要和无线传感器网络技术的新发展及其应用编写。
　　《无线传感器网络原理及应用》主要内容有无线传感器网络的基本概念，传感器网络的通信与组网技术、支撑技术，重点阐述传感器网络协议的技术标准和传感器网络的常用开发环境以及射频收发微控制器CC253x，最后介绍具有实际工程背景的应用例子。
　　《无线传感器网络原理及应用》可供通信工程、电子信息工程、计算机网络、自动化等专业本科生及研究生，工程技术开发人员参考使用。

智能感知与协同网络的基石：无线传感器网络（WSN）的深度解析与前沿探索 本书并非仅仅是一本关于“正版全新无线传感器网络原理及应用陈小平陈红仙檀永东南大学出版社9787564170882”的介绍，而是致力于为读者构建一个关于无线传感器网络（WSN）的全面、深入且富有前瞻性的知识体系。我们将从其核心概念出发，逐步深入到复杂的设计原理、关键的技术挑战，以及在各个领域展现出的无限应用潜力，旨在成为每一位对智能感知、物联网（IoT）以及分布式智能系统感兴趣的读者不可或缺的参考。 第一章：无线传感器网络（WSN）的宏观图景与核心概念 本章将为读者勾勒出无线传感器网络的宏大蓝图。我们将首先探讨WSN的定义、其诞生的历史背景及其在信息技术发展史上的重要地位。通过清晰的界定，理解WSN并非孤立的技术，而是与物联网、大数据、人工智能等前沿技术紧密相连，共同构建着一个更加智能化的未来。我们将深入解析WSN的基本组成单元——传感器节点，详细阐述其涵盖的四大基本功能：感知、计算、通信和电源。每一个节点，虽然微小，却承载着采集环境信息、进行初步数据处理、与其他节点进行无线通信以及维持自身运行的重任。 此外，本章还将重点介绍WSN的典型网络拓扑结构，包括星型、总线型、环型以及最重要的自组织网格型（Ad-hoc Mesh Network）。我们将分析不同拓扑结构的优劣势，以及它们在实际应用中的适用场景。例如，星型结构简单易于管理，但单点故障风险高；网格型结构则具备强大的鲁棒性和自愈能力，能够适应复杂的环境变化，是WSN中最具代表性的拓扑。最后，我们将概述WSN的运行模型，从数据的采集、传输、汇聚到最终的分析与决策，展示一个完整的WSN数据生命周期。 第二章：无线传感器网络的核心原理与关键技术 本章将深入剖析WSN运作的底层机制和驱动其高效运行的关键技术。我们将详细探讨传感器节点的设计理念，从传感器类型（如温度、湿度、光照、压力、声音、图像等）、微处理器、无线通信模块到能源管理单元，分析它们各自的功能、选型考量以及集成优化。传感器节点的小型化、低功耗化是WSN得以广泛部署的基础，我们将探讨最新的微机电系统（MEMS）技术在传感器制造中的应用，以及超低功耗微处理器的发展趋势。 在通信方面，本章将重点介绍WSN常用的通信协议栈。我们将深入分析MAC层协议，如IEEE 802.15.4（Zigbee的基础）等，探讨其在低功耗、低速率、短距离通信方面的特点，以及如何通过时分多址（TDMA）、载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）等机制来解决信道访问和冲突问题。网络层协议方面，我们将聚焦于WSN特有的路由协议，如LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）、PEGASIS（Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems）等集群路由协议，以及AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）等按需距离向量路由协议，分析它们在节能、鲁棒性、可扩展性等方面的优势和劣势，以及在不同网络场景下的适用性。 能源管理是WSN面临的最大挑战之一。本章将详细阐述WSN的能源效率优化策略，包括低功耗硬件设计、节能的通信协议、优化的节点调度以及能源收集技术（如太阳能、振动能、射频能等）。我们将探讨能量收集在延长WSN寿命中的关键作用，以及如何设计能量感知型算法来动态调整节点的工作状态，以最大化网络整体的生存时间。 第三章：无线传感器网络的挑战与应对策略 任何一项新兴技术在发展过程中都会面临独特的挑战，WSN也不例外。本章将系统性地梳理WSN面临的主要技术挑战，并探讨相应的解决策略。 3.1 能源受限性: 这是WSN最根本的挑战。由于节点通常部署在难以维护的环境中，电池寿命直接决定了网络的可用性。我们将深入讨论节点能量的消耗源（通信、计算、感知、空闲），并进一步阐述能量收集、能量感知路由、节点休眠与唤醒机制、以及协同计算等策略。此外，异构WSN中能量分布不均的问题，以及如何通过能量均衡算法来延长网络整体寿命，也将是重点讨论的内容。 3.2 计算能力和存储能力受限: 传感器节点通常采用低功耗、低成本的微控制器，其计算和存储能力远不及传统计算机。这将限制节点本地数据处理和存储的能力。本章将探讨分布式数据处理、就近原则（in-network processing）、数据压缩、以及数据融合等技术，以减少节点间的数据传输量，从而降低能耗并提高数据处理效率。 3.3 通信带宽和可靠性: 无线通信本身就存在带宽受限、易受干扰等问题。在WSN中，节点数量庞大、通信拓扑动态变化，进一步增加了通信的复杂性。我们将分析多跳通信带来的延迟、丢包率等问题，并介绍可靠性增强技术，如冗余传输、纠错编码、动态路由调整以及抗干扰策略等。 3.4 网络的可扩展性和拓扑动态性: WSN的节点数量可以从几十个到数百万个不等，网络规模的动态变化对路由协议、节点管理等提出了严峻挑战。本章将探讨如何设计具有良好可扩展性的协议和算法，以及如何应对节点加入、离开、失效等引起的网络拓扑变化。 3.5 安全性: WSN在部署过程中，节点和通信链路可能面临物理攻击、数据窃听、篡泣、拒绝服务等安全威胁。本章将深入分析WSN面临的安全威胁，并介绍相应的安全机制，包括身份认证、数据加密、访问控制、入侵检测以及安全路由等。我们将讨论如何在资源受限的节点上实现高效的安全保障。 3.6 数据管理和分析: 海量、异构的传感器数据需要有效的管理和分析才能转化为有价值的信息。本章将探讨WSN数据管理的挑战，如数据存储、查询、过滤、以及数据质量控制。同时，我们将介绍数据挖掘、机器学习等技术在WSN数据分析中的应用，以实现模式识别、异常检测、预测分析等功能。 第四章：无线传感器网络的前沿应用领域 本章将通过生动具体的案例，展示WSN在各个领域的广泛应用，揭示其作为智能感知基石的巨大价值。 4.1 环境监测与保护: WSN在环境监测领域发挥着至关重要的作用。我们将探讨其在空气质量监测（PM2.5、CO2浓度等）、水质监测（pH值、污染物含量等）、土壤墒情监测（湿度、温度、养分等）、森林火灾预警（温度、烟雾、湿度传感器）、以及野生动物栖息地监测等方面的应用。例如，通过部署大量环境传感器，可以实时、精细地获取区域环境数据，为环境保护和灾害预警提供科学依据。 4.2 农业与畜牧业: 智慧农业是WSN应用的另一个重要方向。本章将介绍WSN在精准灌溉（监测土壤湿度、天气预报）、精准施肥（监测土壤养分）、作物生长监测（光照、温度、湿度）、病虫害监测与预警、以及牲畜健康监测（体温、活动量）等方面的应用。通过数据驱动的决策，可以大幅提高农业生产效率，降低资源消耗。 4.3 工业自动化与智能制造: WSN在工业领域的应用，为实现智能化生产和设备监控提供了可能。我们将探讨其在设备状态监测（振动、温度、压力）、生产过程监控、环境参数监测（温度、湿度、气体泄露）、资产追踪与管理、以及预测性维护等方面的应用。WSN能够提供实时、全面的生产数据，帮助企业优化生产流程，提高产品质量，降低故障率。 4.4 智能家居与智慧城市: 现代生活离不开智能化。本章将展示WSN在智能家居中的应用，如智能照明、智能温控、安防监测（门窗传感器、人体移动传感器）、环境监测（空气质量、燃气泄露）、以及智能家电控制等。同时，我们将深入探讨WSN在智慧城市建设中的作用，包括智能交通（车流量监测、停车位检测）、智能照明（根据人流和车流自动调节亮度）、环境监测（噪音、空气污染）、公共设施管理、以及应急响应等。 4.5 医疗健康与个人监护: WSN在医疗健康领域的应用，为远程监护和个性化医疗提供了新的可能。我们将探讨其在远程患者监护（生理参数监测，如心率、血压、血氧、体温）、老年人监护（跌倒检测、活动状态监测）、运动健康监测（步数、卡路里消耗、睡眠质量）、以及辅助诊断等方面的应用。通过实时采集和传输患者的健康数据，医护人员可以更及时地了解患者状况，提供更有效的治疗和护理。 4.6 军事与国防: WSN在军事领域的应用，能够显著提升战场态势感知能力和作战效率。本章将介绍其在战场环境监测（地形、天气、化学物质）、目标探测与跟踪、通信中继、以及侦察监视等方面的应用。 第五章：WSN的未来展望与发展趋势 展望未来，WSN技术仍有巨大的发展潜力。本章将探讨WSN在以下几个方面的发展趋势： 5.1 与人工智能的深度融合: WSN将与人工智能技术更加紧密地结合，实现更高级的智能分析和决策。例如，利用机器学习算法对传感器数据进行实时分析，实现更精准的预测和控制。 5.2 边缘计算与分布式智能: 随着边缘计算能力的发展，更多的计算和数据处理将在传感器节点或边缘网关完成，从而减少对云端的依赖，降低延迟，提高响应速度。 5.3 能量收集与自供能网络: 能量收集技术将更加成熟，使得WSN能够实现真正意义上的自供能，从而极大地延长网络的部署寿命，减少维护成本。 5.4 低功耗广域网（LPWAN）技术的协同: LoRa、NB-IoT等LPWAN技术的兴起，为WSN提供了更广泛的连接能力，未来WSN将与这些技术协同发展，构建更庞大、更智能的物联网体系。 5.5 标准化与互操作性: 随着WSN应用的普及，标准的制定和互操作性的提升将成为关键，这将有助于不同厂商、不同应用领域的WSN设备和系统之间的互联互通。 5.6 可靠性、安全性与隐私保护的持续提升: 随着WSN应用场景的深化，对其可靠性、安全性以及用户隐私保护的要求也将越来越高，相关技术的研究和发展将持续进行。 本书希望通过对无线传感器网络原理、技术、挑战以及应用领域的深入剖析，为读者提供一个清晰、全面且富有洞察力的视角，帮助理解这项颠覆性技术的核心价值，并激发其在未来创新应用中的灵感。

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第五段 当我看到《正版全新无线传感器网络原理及应用》这本书时，立刻就联想到我最近在研究的那个需要大量无线数据采集的课题。作者陈小平、陈红仙、檀永生，以及东南大学出版社，这些名字组合在一起，给人的感觉是专业、权威且值得信赖。我一直对“无线传感器网络”这个概念非常着迷，总觉得它蕴含着巨大的潜力，能够让我们的生活变得更加智能和便捷。这本书的标题直接点出了其核心内容，既包含了“原理”，也包含了“应用”，这正是我想从一本书中获得的。我尤其希望它能够详细介绍WSN的体系结构、通信协议栈、节点设计，以及在环境监测、智能医疗、工业控制等领域的具体案例，并能从中提炼出一些通用的设计原则和实现技巧，帮助我理解如何在实际项目中构建和部署一个高效、可靠的无线传感器网络。

评分☆☆☆☆☆

第一段 这本书的封面设计非常简洁大气，书名《正版全新无线传感器网络原理及应用》醒目地印在中央，下方是作者陈小平、陈红仙、檀永生和出版社东南大学出版社的标识，以及那个熟悉的9787564170882的ISBN号。光是看到这些信息，就足以让任何对这个领域感兴趣的读者产生一种专业、可靠的预感。我一直对无线传感器网络（WSN）在物联网（IoT）中的角色充满好奇，总觉得它像是连接物理世界和数字世界之间的一座无形的桥梁，默默地收集数据，支撑着各种智能应用。市面上关于WSN的书籍并不少见，但要找到一本既有扎实理论基础，又能清晰阐述实际应用的，并非易事。这本书的标题直接点明了其核心内容，让我对接下来的阅读充满了期待，希望它能系统地梳理WSN的原理，并辅以生动的应用案例，从而帮助我更好地理解这项技术是如何在现实世界中发挥作用的。

评分☆☆☆☆☆

第二段 这本书的出版信息透露着一种严谨的态度。东南大学出版社作为国内知名的高等教育出版社，其出版的书籍往往在学术性和专业性上有着较高的保证。再加上陈小平、陈红仙、檀永生这几位作者的名字，如果他们是该领域的资深研究者或从业者，那么这本书的价值无疑会大大提升。我最近在研究智能家居系统，而WSN在其中扮演着至关重要的角色，无论是环境监测、安防报警，还是能源管理，都离不开各种传感器组成的网络。因此，我一直在寻找一本能够提供深入解析，同时又不失实践指导意义的书籍。这本书的“原理及应用”并列的标题，让我看到了它能够同时满足我对理论深度和实际操作性的双重需求。我尤其关注它在能源效率、网络拓扑、数据融合以及安全通信等关键技术方面的阐述，这些都是影响WSN性能和可靠性的重要因素。

评分☆☆☆☆☆

第四段 从书的ISBN号9787564170882，以及“正版全新”的字样，我可以推断出这是一本经过正规出版流程、并且是新近出版的图书。这对于任何希望获取最新、最权威知识的读者来说，都是一个重要的信号。我目前正在学习有关低功耗广域网（LPWAN）的技术，而无线传感器网络是LPWAN的重要组成部分，尤其是在部署需要长时间运行且低数据速率的传感器节点时。我希望这本书能在这方面提供更深入的讲解，例如LoRa、NB-IoT等技术与WSN的结合，以及它们在农业、物流、医疗等领域的应用前景。我也非常期待书中能够对WSN的标准化进展、未来的发展趋势以及面临的技术瓶颈进行探讨，这对于我把握行业脉搏、进行前瞻性研究非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

第三段 拿到这本书时，它的纸张质量和印刷清晰度给我留下了深刻的印象。书页泛着淡淡的书香，触感温润，这对于一个喜欢纸质书的读者来说，是一种非常愉悦的阅读体验。封面上的信息——《正版全新无线传感器网络原理及应用》，以及作者和出版社的署名，都传递出一种严谨的学术风范。我最近在参与一个智慧城市项目的初步规划，其中涉及到大量的环境监测和交通流量感知，这些都离不开无线传感器网络的支持。我希望这本书能够提供一些关于WSN在城市管理、环境监测、工业自动化等方面的实际应用案例，并对这些应用背后的技术挑战和解决方案进行详细的分析。例如，如何在大规模部署的WSN中实现高效的数据传输和管理，如何保证传感器节点的长期续航能力，以及如何应对恶劣的外部环境对传感器性能的影响等等。