分层无线传感器网络关键技术 9787564738563 电子科技大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王佳昊 著

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• 电子科技大学出版社
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出版社： 电子科技大学出版社

ISBN：9787564738563

商品编码：29559796204

包装：平装-胶订

出版时间：2017-01-01

基本信息

书名：分层无线传感器网络关键技术

定价：59.00元

作者：王佳昊

出版社：电子科技大学出版社

出版日期：2017-01-01

ISBN：9787564738563

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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分层结构凭借良好的效率和易于管理等优势成为无线传感器网络中的一个重要分支，在科学研究和实际应用中都受到高度重视。《分层无线传感器网络关键技术》在对分层路由算法归类的基础上比较深入地分析和总结了分层无线传感器网络结构和特点，从安全、效率和应用的角度出发对其中的分层路由、密钥管理、数据融合、节点定位、多目标跟踪和位置隐私6个关键问题进行了深入探讨。汇集了相关内容*典型的代表性成果，并融合国内外*研究进展进行了总结。

目录

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第1章分层无线传感器网络

1.1无线传感器网络

1.1.1无线传感器网络的组成

1.1.2无线传感器网络的特点

1.1.3无线传感器网络的体系结构

1.2基于分层的无线传感器网络

1.2.1分层无线传感器网络的结构

1.2.2分层无线传感器网络的关键技术

1.2.3特点及性能指标

1.3分层无线传感器网络研究及发展

1.4分层无线传感器网络的应用

1.5本书章节安排

第2章分层路由协议

2.1分层路由协议概述

2.1.1分层路由协议的概念

2.1.2组播技术

2.1.3分层路由协议的分类

2.1.4分层路由协议评估指标

2.2静态分层路由

2.2.1基于随机选举的分簇协议

2.2.2基于树的分簇协议

2.2.3基于能量的分簇协议

2.2.4基于地理位置信息的分簇协议

2.3动态的分层路由

2.3.1基于网格划分的动态分簇路由协议

2.3.2基于三角划分的分簇路由协议

2.3.3基于动态移动组播的动态分簇路由协议

2.4分簇协议比较

2.5本章小结

第3章组密钥管理协议

3.1组密钥管理概述

3.1.1组密钥管理机制

3.1.2组密钥管理协议面临的安全威胁

3.1.3组密钥管理协议的分类

3.1.4组密钥安全性的基本要求

3.1.5传感器网络加密机制

3.2集中式的组密钥管理协议

3.2.1GKMP协议

3.2.2HMKM协议

3.2.3BHEK协议

3.3分布式的组密钥管理协议

3.3.1DFKM协议

3.3.2B—PCGR协议

3.3.3LKH协议

3.4分层式组密钥管理协议

3.4.1Iolus协议

3.4.2随机密钥预分配方案

3.4.3基于多项式求解的群组密钥管理协议

3.4.4基于剩余定理与密钥树的群组密钥管理协议

3.5本章小结

第4章数据融合

4.1数据融合概述

4.1.1数据融合的作用

4.1.2数据融合的层次

4.2数据融合算法

4.2.1数据融合算法分类

4.2.2基于处理结构的分类

4.2.3基于路由的数据融合算法

4.2.4基于生成树的数据融合算法

4.2.5基于时域预测的数据融合算法

4.2.6基于隐私保护的安全数据融合算法

4.3多传感器数据融合

4.3.1多传感器数据融合原理

4.3.2多传感器数据融合关键问题

4.3.3多传感器数据融合方法

4.4本章小结

第5章定位技术

5.1定位技术概述

5.1.1定位技术的应用

5.1.2定位技术相关术语

5.1.3基本定位方法

5.1.4定位算法性能评价指标

5.1.5定位技术方法分类

5.2基本定位方法

5.2.1基于测距的定位算法

5.2.2基于非测距的定位算法

5.3基于移动锚节点的定位

5.3.1典型的路径规划算法

5.3.2基于凹凸网络的路径规划算法

5.4基于复杂场景下的定位算法

5.4.1基于网络分割的定位

5.4.2立体空间网络

5.4.3三维表面网络

5.4.4NLOS环境下的定位

5.5安全定位算法

5.5.1定位系统安全性分析

5.5.2安全定位模型

5.6本章小结

第6章多目标跟踪

6.1多目标跟踪概述

6.1.1多目标跟踪问题

6.1.2跟踪算法分类

6.1.3目标跟踪的性能指标

6.2基于树状的目标跟踪算法

6.3基于簇状的目标跟踪算法

6.4基于区域事件的目标跟踪算法

6.5基于卡尔曼滤波的目标跟踪算法

6.6基于多边形边权重值的多目标跟踪算法

6.7本章小结

第7章位置隐私保护

7.1位置隐私保护概述

7.1.1位置隐私面临的安全威胁

7.1.2位置隐私保护的分类

7.1.3位置隐私性能评价

7.2节点身份匿名

7.2.1简单匿名机制

7.2.2加密匿名机制

7.2.3基于单向加密哈希链的机制

7.3源节点位置隐私

7.3.1基于局部攻击者模型的方法

7.3.2基于全局攻击者模型的方法

7.3.3内部攻击者方法

7.4汇聚节点位置隐私保护

7.4.1局部攻击者模型

7.4.2全局攻击者模型

7.5基于时空匿名的位置隐私保护协议

7.5.1KNN协议

7.5.2L2P2协议

7.5.3基于Casper框架方法

7.6本章小结

作者介绍

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文摘

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序言

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智慧互联的基石：探索无线传感器网络的前沿技术与未来展望 随着物联网（IoT）概念的深入人心，一个由无数智能节点组成的庞大网络正悄然编织，渗透到我们生活的方方面面。从环境监测到智能家居，从工业自动化到智慧医疗，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）作为构建这一智慧互联世界的关键支撑技术，其重要性日益凸显。本书旨在为读者系统深入地剖析WSNs领域的核心技术，揭示其运行的奥秘，并展望其未来的发展趋势，为相关领域的科研人员、工程师以及对WSNs充满好奇的读者提供一份详实的参考。 第一章：无线传感器网络的起源与发展 本章将带领读者回顾WSNs的诞生与演进历程。从早期概念的萌芽，到关键技术的逐步成熟，再到如今在各种应用场景中的广泛部署，我们将梳理WSNs发展的脉络。理解其发展背景，有助于我们更好地把握当前技术所处的阶段以及未来演进的方向。我们将探讨早期研究的重点，例如节点的感知、处理和通信能力，以及网络拓扑的形成机制。同时，也会提及一些具有里程碑意义的WSNs应用案例，这些案例不仅展示了WSNs的强大潜力，也为后续技术的发展指明了方向。 第二章：WSNs的体系结构与工作原理 深入理解WSNs的体系结构是掌握其关键技术的基础。本章将详细阐述WSNs典型的分层体系结构，并深入剖析每一层的功能与职责。我们将从物理层开始，介绍无线信号的产生、传输和接收；接着讲解数据链路层如何实现可靠的数据传输和冲突避免；网络层如何解决节点的寻址和路由问题；传输层如何保证端到端的通信质量；以及应用层如何提供多样化的服务接口。对于每一层，我们都将详细介绍其关键的技术挑战，例如能量受限下的数据压缩、异构网络下的路由选择、以及端到端服务的可靠性保障等。同时，本章还将探讨WSNs在节点部署、协同感知、以及数据融合等方面的独特工作模式。 第三章：能量高效性：WSNs的核心挑战与关键技术 无线传感器节点通常部署在远离电源的区域，能量的供给是限制其工作寿命的关键瓶颈。因此，能量高效性成为WSNs研究的重中之重。本章将聚焦于能量高效性这一核心挑战，并系统介绍当前主流的能量管理与优化技术。我们将深入探讨节点自身的能量消耗模型，分析不同工作模式下的能量损耗。随后，我们将重点介绍能量收集技术，包括太阳能、振动能、射频能量等，以及能量收集过程中涉及的能量转换、存储和管理策略。此外，本章还将详细阐述各种节能的通信协议和路由策略，例如基于事件的通信、机会路由、以及能量感知路由等，这些技术能够显著延长网络的整体运行时间。最后，我们将讨论节点休眠/唤醒机制、以及周期性数据采集与按需数据传输等策略在节省能量方面的作用。 第四章：网络覆盖与节点部署 如何有效地部署传感器节点，以实现预期的网络覆盖范围和数据采集质量，是WSNs设计中的一个重要环节。本章将深入探讨WSNs的网络覆盖问题，并介绍多种节点部署策略。我们将从确定覆盖目标（例如区域覆盖、点覆盖）出发，分析不同覆盖模型对节点数量和部署方式的要求。随后，我们将介绍两种主要的部署方式：随机部署和确定性部署，并分析它们各自的优缺点以及适用场景。在此基础上，我们将重点探讨节点冗余度的优化问题，即如何在保证覆盖质量的前提下，最小化部署的节点数量，从而降低成本和能量消耗。此外，本章还将讨论不完整覆盖和区域重叠的场景，以及如何通过协同感知和数据融合来弥补覆盖不足。 第五章：路由与数据传输 在WSNs中，节点数量庞大且网络拓扑动态变化，如何高效、可靠地将数据从源节点传输到汇聚节点，是另一个关键的挑战。本章将详细阐述WSNs的路由技术，并分析各种路由协议的优劣。我们将从分层路由、平面路由和混合路由等不同角度，介绍主流的路由协议，例如LEACH、PEGASIS、EAR等。重点分析这些协议在能量消耗、网络寿命、数据时延、以及吞吐量等方面的性能表现。此外，本章还将探讨一些面向特定场景的路由技术，例如多路径路由、拥塞控制路由、以及数据聚合感知路由等。我们将深入分析这些技术如何解决WSNs通信中面临的能量受限、节点失效、以及网络拥塞等问题。 第六章：数据融合与协同感知 在WSNs中，单个节点提供的感知信息往往存在不确定性、冗余性或片面性。数据融合技术能够有效地整合来自多个节点的信息，从而提高感知的准确性、鲁棒性以及覆盖范围。本章将深入探讨WSNs的数据融合技术，并介绍协同感知的概念。我们将从数据预处理、特征提取、以及信息融合等多个环节，详细介绍各种数据融合算法，包括集中式融合、分布式融合以及混合式融合。我们将分析不同融合算法在信息冗余度降低、不确定性量化、以及决策准确性提升等方面的性能。此外，本章还将探讨协同感知在目标跟踪、事件检测、以及环境建模等应用中的重要作用。 第七章：网络安全与隐私保护 随着WSNs应用范围的不断扩大，网络安全和隐私保护问题也日益受到重视。WSNs由于其开放性、资源受限性以及动态性等特点，面临着严峻的安全挑战。本章将系统性地分析WSNs面临的主要安全威胁，例如窃听、拒绝服务攻击、节点欺骗、以及数据篡改等。我们将介绍多种安全机制，包括加密、认证、以及访问控制等，并讨论如何在资源受限的节点上实现这些安全机制。此外，本章还将重点关注WSNs的隐私保护问题，探讨如何保护用户隐私免受未经授权的访问和数据泄露。我们将介绍差分隐私、匿名化技术等在WSNs中的应用，以及相关的隐私泄露风险评估方法。 第八章：WSNs的性能评估与仿真技术 为了科学地评估WSNs的设计和算法性能，仿真技术扮演着至关重要的角色。本章将介绍WSNs的性能评估方法，以及常用的仿真工具和技术。我们将探讨多种性能指标，例如网络寿命、数据吞吐量、数据时延、覆盖率、以及能量消耗等，并介绍如何对这些指标进行量化分析。随后，我们将详细介绍主流的WSNs仿真软件，例如NS-2/NS-3、OMNeT++、以及TOSSIM等，并介绍如何利用这些仿真工具搭建WSNs仿真场景、设计仿真实验、以及分析仿真结果。此外，本章还将讨论如何进行实际部署前的原型系统验证，以及如何将仿真结果与实际部署进行对比分析。 第九章：WSNs的典型应用领域 本章将聚焦于WSNs在各个领域的实际应用，以展示其强大的生命力和广阔的应用前景。我们将深入探讨WSNs在环境监测（如空气质量监测、森林火灾预警、水文监测）、农业（如精准农业、智能灌溉）、工业（如设备状态监测、生产过程控制）、智能家居（如环境感知、安全监控）、智慧医疗（如远程健康监测、病人跟踪）、以及军事（如战场监控、侦察任务）等领域的具体应用案例。对于每一个应用领域，我们将分析WSNs在该场景下的具体需求、面临的挑战、以及采用的关键技术。通过这些案例的分析，读者可以更直观地理解WSNs技术的价值和意义。 第十章：WSNs的未来发展趋势与挑战 展望未来，WSNs技术仍在不断演进和创新。本章将探讨WSNs的未来发展趋势，并分析其面临的挑战。我们将关注WSNs与新兴技术（如人工智能、大数据、5G/6G通信、区块链等）的融合，探讨如何利用这些技术来提升WSNs的智能化水平、扩展其应用范围、以及增强其安全性和可靠性。例如，将AI技术应用于数据分析和决策，将大数据技术用于海量数据的存储和管理，以及将5G/6G技术用于高密度、低时延的WSN连接。同时，本章还将讨论WSNs在可扩展性、鲁棒性、以及标准化等方面的长期挑战。我们将探讨如何构建更大规模、更复杂的WSNs，以及如何应对日益增长的网络安全和隐私风险。 本书力求以清晰的逻辑、详实的论述和丰富的实例，为读者呈现一个全面而深入的WSNs技术图景。我们希望通过对这些关键技术的探讨，能够激发读者对WSNs领域的进一步研究兴趣，并为推动智慧互联时代的到来贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格非常凝练，每一个段落都信息密度极高，仿佛每一句话后面都藏着一个复杂的算法或是一个重要的工程实践案例。我特别欣赏作者在描述复杂技术细节时所展现出的那种匠心独运——他们总能找到一种既能保证技术精确性，又能让非专家理解的表达方式。比如，在讨论数据聚合策略时，书中穿插的一些对比分析图表，直观地展现了不同聚合算法在能耗和延迟方面的权衡，这种可视化处理极大地降低了理解的门槛。我感觉自己不仅仅是在阅读一本教科书，更像是在跟一位经验丰富的工程师进行一次深度对话，他不仅告诉你“是什么”，更重要的是告诉你“为什么是这样”以及“在实际中该如何取舍”。这种注重实践价值的写作态度，让这本书的实用性大大提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得很有现代感，线条流畅，色彩搭配也显得专业又不失活力，让人一眼就能感受到它在技术深度上的追求。我刚翻开前几页，就被作者严谨的逻辑和清晰的论述方式所吸引。它似乎并没有急于抛出那些过于晦涩的理论公式，而是先用非常贴近实际应用的场景来引导读者进入主题，这对于我这种并非科班出身，但对无线传感网络领域充满好奇心的读者来说，简直是福音。特别是它在引言部分对当前主流网络架构的梳理，观点独到，很有启发性，让我对后续章节的学习充满了期待。从目录的编排来看，对“分层”这个核心概念的处理非常细致，每一个层次的划分都似乎经过了深思熟虑，预示着后面章节的讲解会是层层递进，步步深入，绝非简单的技术罗列。

评分☆☆☆☆☆

我特别关注这本书在介绍新兴技术趋势时的处理方式。在很多老旧的参考资料中，关于能效和安全性的讨论往往停留在基础概念层面，但在这本书里，作者似乎在用一种前瞻性的眼光来审视这些问题。他们不仅回顾了经典方法，更深入探讨了当前业界正在尝试的新型安全增强机制以及如何将机器学习算法融入到能耗优化中去。这种兼顾历史深度和未来视野的写作策略，使得这本书的参考价值得以最大化——它既可以作为入门学习的坚实基础，又可以作为资深研究人员了解领域最新进展的有效窗口。阅读过程中，我多次停下来思考作者提出的那些开放性问题，这无疑是激发深度思考的最好方式，远比单纯的知识灌输来得有效得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量简直无可挑剔，这对于需要频繁查阅和做笔记的读者来说，太重要了。纸张的选择适中，既不会反光刺眼，也保证了墨迹的清晰度，即便是长时间阅读也不会感到强烈的视觉疲劳。而且，书中对公式和图表的处理达到了教科书级别的标准，所有的符号定义都非常规范，图表的线条干净利落，关键信息的标注丝毫不含糊。我记得有一次我需要快速定位一个关于路由选择的特定段落，得益于清晰的章节标题和合理的页边距设计，我几乎是秒速找到了目标位置。这种对细节的尊重，体现了出版社对专业书籍质量的严格把控，也间接提升了我们作为读者在学习过程中的效率和愉悦感。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我对市面上很多技术书籍的阅读体验并不太好，它们往往过于偏重理论的推导，读起来枯燥乏味，仿佛是把一篇篇学术论文强行缝合在一起。然而，这本著作在这方面做得非常出色。它在保证学术前沿性的同时，始终没有脱离工程实现的土壤。书中对于某些关键技术难点的剖析，例如传感器节点的异构性管理，处理得非常接地气。我注意到书中提到了好几个由电子科技大学出版社出版的同类书籍，但就我个人的阅读偏好而言，这本书在知识的体系化构建上做得尤为突出。它没有给我一种“东拉一榔头西扯一把剪刀”的散乱感，而是像一座精心设计的迷宫，每条路径都指向核心目标，引导你不断探索更深层次的知识结构。