测量与控制用无线通信技术 王平 9787121055850 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王平 著

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• 通信原理

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121055850

商品编码：29465241478

包装：平装

出版时间：2008-03-01

基本信息

书名：测量与控制用无线通信技术

定价：30.00元

作者：王平

出版社：电子工业出版社

出版日期：2008-03-01

ISBN：9787121055850

字数：348000

页码：268

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

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内容提要

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本书以测量与控制用无线通信关键技术问题为基础，有机地融入了作者参与制定美国仪器仪表学会ISA－100a工业无线通信标准所获得的研究成果，系统地介绍了IEEE 802.11b、802.15.1（蓝牙）、ZigBee三种无线通信技术的原理。设计方法与产品开发技术，并以作者开发的无线控制系统为典型例子，重点介绍了IEEE 802.11b、802.15.1（蓝牙）、ZigBee三种用于测量与控制的无线通信协议体系结构、协议栈软件的设计开发，以及相应的无线通信卡、无线测控设备、无线接入设备的开发方法和技术。
本书力求做到理论分析与技术应用并重，使读者对用于测量与控制的无线技术有一个系统、全面、深入的了解，并掌握用于测量与控制的无线技术产品的开发方法。
本书可作为自动控制领域从事科学研究、产品开发与工程应用的科研人员、工程技术人员的参考用书，也可作为自动化、计算机、通信、测控、电气等专业高年级本科生和研究生的教学用书。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《无线通信技术在测量与控制领域的应用剖析》 引言 在信息技术飞速发展的今天，无线通信技术已不再是单纯的通信手段，而是渗透到各行各业，成为推动智能化、自动化发展的重要驱动力。尤其是在测量与控制领域，无线通信的引入极大地拓展了系统的覆盖范围，提升了数据采集的实时性和便捷性，降低了布线成本和维护难度，为构建更高效、更灵活、更智能的系统提供了可能。本书旨在深入剖析无线通信技术在测量与控制领域的具体应用，系统阐述其核心技术、发展趋势、关键挑战以及未来前景，为相关领域的科研人员、工程师、技术开发者以及对该领域感兴趣的读者提供一份全面、深入的参考。 第一章 无线通信技术基础回顾与测量控制需求分析 本章首先对无线通信的基本原理进行梳理，包括无线电波的传播特性、调制解调技术、信道编码、多址技术（如FDMA、TDMA、CDMA、OFDMA）等。在此基础上，重点介绍当前测量与控制领域面临的主要需求和挑战。例如，传统有线测量系统在复杂工业环境、大型场地、移动目标等场景下的局限性；对数据实时性、高精度、低功耗、广覆盖、高可靠性以及网络安全性的日益增长的需求；以及智能化、物联网化趋势下对海量数据采集、边缘计算、远程监控等功能的要求。通过对测量与控制需求的深入理解，为后续无线通信技术的应用选择和设计奠定基础。 第二章 适用于测量与控制的典型无线通信技术解析 本章将详细介绍一系列当前广泛应用于测量与控制领域的无线通信技术。 低功耗广域网（LPWAN）技术： 重点分析LoRa、NB-IoT、Sigfox等技术。阐述它们在低功耗、长距离通信方面的优势，以及在智能抄表、环境监测、农业物联网、智能城市等场景下的应用案例。分析其数据速率、网络架构、部署方式以及与其他技术的协同性。 短距离无线通信技术： 深入探讨Wi-Fi、Bluetooth（经典蓝牙与低功耗蓝牙BLE）、Zigbee、RFID等技术。分析它们各自的特点、通信距离、功耗、数据吞吐量以及适用的应用场景。例如，Wi-Fi在需要较高数据速率和网络覆盖的室内测量场景，Bluetooth在设备间的近距离通信和人机交互，Zigbee在构建低功耗、自组网的传感器网络，RFID在资产追踪和自动化识别。 蜂窝通信技术（2G/3G/4G/5G）： 介绍蜂窝通信技术在测量与控制领域的应用，特别是随着5G技术的发展，其高带宽、低延迟、海量连接的特性如何赋能工业自动化、车联网、远程医疗等对实时性和可靠性要求极高的应用。分析其在工业物联网（IIoT）中的作用，包括设备连接、数据传输、远程控制和故障诊断。 其他特定技术： 简要介绍如UWB（超宽带）、NFC（近场通信）等技术，分析其在精准测距、定位、支付与身份识别等特定测量与控制场景中的应用潜力。 第三章 无线通信技术在测量与控制中的关键应用场景 本章将聚焦无线通信技术在不同测量与控制领域的具体应用，通过大量实际案例进行深入剖析。 工业自动化与智能制造： 无线传感器网络（WSN）： 在生产线监测、设备状态监控、环境参数采集（温度、湿度、振动、压力等）中的应用。分析无线传感器的部署策略、数据融合与分析、故障预测与诊断。 工业无线通信： 在AGV（自动导引车）导航与控制、机器人协同作业、远程设备监控与维护、无线工业现场总线替代等方面的应用。重点探讨对实时性、可靠性、抗干扰能力的要求。 智能工厂管理： 通过无线技术实现生产数据的实时采集、可视化展示、生产过程优化、以及与MES（制造执行系统）的集成。 智慧城市与环境监测： 智能抄表（AMI）： 电力、水、燃气等智能仪表通过无线技术实现远程自动抄表，提高效率，减少人力成本。 环境监测： 空气质量监测、水质监测、噪声监测、土壤湿度监测等，实现大范围、高密度的环境数据采集与分析，为城市规划和环境保护提供决策支持。 智能交通： 车联网（V2X）通信、交通流量监测、停车位管理、交通信号灯协同控制等，利用无线技术提升交通效率和安全性。 智慧安防： 无线监控摄像头、入侵检测传感器、火灾报警系统等，实现区域的实时监控与预警。 农业物联网： 精准农业： 土壤墒情监测、气象数据采集、作物生长环境监控，结合无线技术实现精准灌溉、施肥和病虫害防治，提高农作物产量和品质。 畜牧业管理： 牲畜健康监测、定位追踪、环境控制等。 智能家居与楼宇自动化： 家居设备互联： 智能照明、智能温控、智能安防、家电控制等，通过无线技术实现设备的互联互通和场景化联动。 楼宇能源管理： 智能计量、能耗监测与分析、HVAC（供暖、通风和空调）系统优化，实现楼宇的节能和智能化管理。 医疗健康监测： 远程患者监护： 可穿戴设备实时采集生命体征数据（心率、血压、血糖等），通过无线技术传输至医疗机构，实现远程诊断和监护。 医疗设备管理： 医疗器械的追踪、定位、状态监控。 第四章 无线通信在测量与控制中的技术挑战与解决方案 本章深入探讨在测量与控制应用中，无线通信技术面临的普遍性挑战，并提出相应的解决方案。 可靠性与稳定性： 工业环境中的电磁干扰、多径衰落、信号遮挡等问题可能导致通信中断。分析采用高级信道编码、自适应调制解调、鲁棒性协议设计、多跳路由、干扰预测与规避等技术的重要性。 功耗管理： 许多测量与控制节点部署在难以供电的环境中，低功耗设计至关重要。探讨深度睡眠模式、脉冲式通信、能量收集技术、以及选择低功耗通信协议（如BLE、LoRa）的策略。 安全性与隐私保护： 随着连接设备的增多，网络安全威胁也日益严峻。分析数据加密、身份认证、访问控制、安全通信协议（如TLS/SSL）的应用，以及防止非法接入和数据篡改的措施。 网络覆盖与容量： 在大型或复杂环境中，如何保证信号的稳定覆盖，以及如何支持海量设备的连接和数据传输是关键。讨论中继节点、网状网络（Mesh Network）、以及多通道/多天线技术（MIMO）的应用。 互联互通与标准化： 不同厂商、不同技术的设备之间如何实现无缝通信和协同工作。分析不同行业标准的演进，以及开放式API和平台的重要性。 部署与维护成本： 尽管无线通信可以降低布线成本，但大规模部署和维护仍需考虑。探讨自动化配置、远程诊断、以及模块化设计的重要性。 第五章 无线通信技术在测量与控制领域的发展趋势与未来展望 本章展望无线通信技术在测量与控制领域的未来发展方向。 5G/6G技术在工业领域的深化应用： 探讨5G的增强移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC）、海量机器类通信（mMTC）特性如何进一步推动工业自动化、柔性制造、实时控制和远程操作。展望6G在更高带宽、更低延迟、更智能的连接、天地一体化通信等方面的潜力。 边缘计算与AI的融合： 分析边缘计算如何与无线通信结合，将数据处理和智能分析能力下沉到离数据源更近的设备端，减少对云端的依赖，提高响应速度和效率。AI在数据分析、故障预测、异常检测、智能决策中的作用。 时间敏感网络（TSN）与无线通信的结合： 探讨TSN如何为工业实时通信提供确定性保障，以及与低延迟无线技术（如URLLC）的结合，构建更高确定性的工业网络。 低功耗、高集成度通信芯片的发展： 芯片技术的进步将进一步降低设备的功耗和成本，推动更多智能化终端的部署。 更加注重安全与隐私的无线解决方案： 随着应用场景的深入，网络安全和数据隐私将成为更加核心的关注点，催生更先进的安全技术。 更广泛的跨行业应用与融合： 无线通信技术将继续跨越行业界限，与其他新兴技术（如区块链、数字孪生）融合，创造更多颠覆性的应用。 结论 无线通信技术作为现代测量与控制系统的基石，其发展深刻影响着各行各业的智能化进程。本书从基础理论到具体应用，从技术挑战到未来趋势，对无线通信技术在测量与控制领域的应用进行了系统梳理和深入分析。随着技术的不断进步和创新，无线通信必将在构建更高效、更智能、更互联的未来世界中扮演越来越重要的角色。本书希望能够为读者提供一个清晰的视角，认识到无线通信技术在测量与控制领域的巨大潜力和发展机遇。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深技术爱好者的角度来看，这本书的价值在于其“全景式”的知识覆盖面。它不仅仅停留在某一个特定频段或某一种通信协议上，而是像一张精密绘制的地图，将整个无线通信生态系统清晰地勾勒出来。我发现它对频谱资源分配和动态频谱接入（DSA）的讨论尤为精彩，尤其是在描述如何利用认知无线电技术来提高频谱利用率时，作者引用了多个真实世界的案例来验证其理论模型的有效性。令人惊喜的是，书中还涉及了低功耗广域网（LPWAN）中对功耗的精细化管理，包括脉冲式数据传输的优化和间歇性连接的管理策略，这些都是在追求极致能效的物联网设备设计中至关重要的环节。而且，作者在全书的论述中，始终贯穿着对“系统级优化”的强调，它教会我不能孤立地看待某一个模块，比如天线设计、功放效率、信道编码，都必须服从于整体系统的性能指标（如覆盖范围、吞吐量和成本）。这种系统思维的培养，是阅读任何一本技术书籍最大的收获。这本书的排版和图表质量也值得称赞，清晰的流程图和准确的波形示意图，极大地辅助了理解，让学习过程变得轻松愉快。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我拿到这本书之前，对“测量与控制”场景下的无线通信抱持着一丝怀疑，觉得这可能就是把通用的无线理论搬过来修修补补。然而，阅读过程彻底颠覆了我的看法。作者显然对工控领域的特殊需求有着深刻的理解。书中专门开辟的章节详细阐述了实时性（Latency）和确定性（Determinism）的重要性，这在传统的互联网通信理论中往往是被弱化的指标。我注意到，作者在讨论时间同步时，不仅提到了PTP（精确时间协议），还结合了现场总线系统（如EtherCAT）的同步原理进行对比，这种跨领域的融合视角非常独特。此外，书中对工业级环境的电磁兼容性（EMC）和抗干扰策略的讨论也异常详尽，涉及了滤波器的选型、屏蔽设计的规范，甚至包括了射频前端的布局建议，这些都是教科书里很少深入涉及的“硬核”工程知识。最让我受益的是关于冗余和容错机制的讲解，在关键任务控制系统中，如何设计高可靠性的通信链路，作者提供的几种热备份和链路切换算法的性能评估，具有极强的指导意义。这本书真正做到了将前沿的无线技术与严苛的工业应用需求无缝对接，展现了作者深厚的行业洞察力。

评分☆☆☆☆☆

这本关于无线通信技术的书籍，从我个人的角度来看，它的叙述方式简直是打开了一扇通往复杂技术世界的新窗户。作者在开篇部分就花了大量篇幅深入浅出地讲解了无线信道的基本特性，尤其是针对工业环境中的多径效应和衰落问题，提供了非常直观的案例分析。我印象特别深刻的是，书中对不同调制解调技术的比较，它没有停留在理论公式的堆砌，而是结合实际应用场景，比如在噪声背景下，FSK、PSK和QAM各自的优缺点被剖析得淋漓尽致。而且，为了帮助读者理解这些抽象的概念，作者巧妙地穿插了一些历史发展脉络，让我们知道为什么今天的技术会是这个样子，这极大地增强了阅读的连贯性和趣味性。尤其是在讲解扩频技术时，作者用了非常生动的比喻，让我这个初学者也能很快抓住其核心思想，不再感到无从下手。这本书的结构安排也十分合理，每一章的知识点都层层递进，确保读者在进入下一阶段学习前，已经牢固掌握了基础。我甚至发现，书中有一些关于频谱管理和干扰抑制的章节，其深度和广度已经超越了我对一般入门教材的预期，感觉像是阅读了一本专业参考手册。对于任何想系统了解无线通信底层原理的工程师或学生来说，这本书提供的知识广度和深度都是非常扎实的起点。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它在“实践性”和“理论深度”之间找到了一个极佳的平衡点。不同于市面上很多只重理论推导却缺乏实际应用指导的书籍，这本著作在深入探讨无线网络协议栈时，非常注重硬件层面的实现考量。比如，在介绍功率控制和负载均衡的算法时，作者不仅给出了数学模型，还附带了伪代码级别的描述，这对于需要进行嵌入式开发或者系统集成的人来说，简直是如获至宝。书中对传感器网络中能效优化的讨论也相当到位，它没有简单地介绍睡眠唤醒机制，而是详细分析了不同硬件架构下，唤醒延迟对整体系统性能的影响曲线，这种细致入微的分析让人不得不佩服作者的工程经验。另外，书中对安全性问题的关注也让我耳目一新，它并没有将安全仅仅视为一个附加模块，而是从物理层和链路层的角度，探讨了如何通过设计本身来抵御常见的窃听和欺骗攻击，这种前瞻性的视角非常宝贵。我特别喜欢它在讲解新兴技术如LoRa或NB-IoT时所采取的“解构”方法，作者把一个复杂的标准拆解成几个关键的技术模块，再逐一攻破，使得原本令人望而生畏的规范文档变得易于消化和理解。总的来说，这本书的知识密度很高，但组织得井井有条，是那种需要反复翻阅并做笔记的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验是极其流畅且富有启发性的。我发现作者在组织材料时，采用了非常人性化的“螺旋上升”的教学法。最初的章节用最基础的概念搭建起骨架，当我们以为已经理解了某个技术时，后续章节会以更复杂的场景和更高的层次对其进行再包装和深化。例如，在讲解了基本的信道编码（如卷积码）后，紧接着就引入了Turbo码和LDPC码的原理，并且重点对比了它们在有限资源下的译码复杂度与纠错增益，这种层层递进的讲解方式，确保了读者在知识的吸收过程中不会出现断裂感。此外，书中对数学工具的使用非常克制而精准，它只在必要之处引入公式，并且总是先解释这个公式背后的物理意义，而不是直接抛出复杂的数学推导，这种“先解释Why，再展示How”的叙事风格，极大地降低了阅读门槛。我个人非常欣赏作者对未来趋势的预判，书中对5G在C-V2X和工业物联网中的潜力进行了深入分析，并讨论了标准演进中可能遇到的瓶颈，这种兼具历史观和未来感的分析，让这本书的价值远超了一本纯粹的技术手册，更像是一份行业发展路线图。