分层无线传感器网络关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王佳昊 著

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• 无线传感器网络
• 分层网络
• 路由协议
• 数据聚合
• 能量管理
• 网络安全
• 关键技术
• 传感器网络
• 无线通信
• 网络优化

店铺： 华文京典专营店

出版社： 电子科技大学出版社

ISBN：9787564738563

商品编码：29658330891

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，并融合外*研究进展进行了总结。

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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探寻信息洪流中的静默守护者：无线通信、网络架构与传感智慧 在数字时代飞速发展的浪潮中，信息无处不在，无时无刻不在流动、汇聚、分析，并最终驱动着世界的运行。然而，在这奔涌不息的信息洪流背后，总有一些默默无闻的“静默守护者”，它们深入我们无法触及的角落，捕捉着最原始、最真实的数据，构建起感知世界的神经网络。本书并非聚焦于某一特定领域的技术深度，而是致力于勾勒出支撑这些“静默守护者”——无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）——得以高效、稳定、智能化运作的宏观图景，从底层通信原理到全局网络设计，再到感知数据的智能处理，为您揭示其无所不在的强大力量。 第一篇：无线通信的基石——信号、编码与传输的艺术 无线传感器网络的核心在于其“无线”二字。离开了可靠且高效的无线通信，一切感知和网络的构想都将化为泡影。本篇将从最基础的物理层面出发，深入剖析支撑无线传感器网络通信的各项关键技术，让您深刻理解信号是如何在空中传递，数据又是如何被编码、调制并成功送达目的地。 我们将首先回顾电磁波的传播特性。从无线电波的频谱划分，到不同频率在不同环境下的传播损耗、多径效应、衰落等现象，我们将探讨这些物理限制如何影响着无线通信的可靠性。理解这些是设计高效通信协议的前提。 接着，我们将深入信号的编码与调制技术。数据如何在转化为适合无线传输的信号？我们会介绍各种常见的信源编码（如霍夫曼编码、算术编码）如何高效地压缩原始信息，减少传输带宽占用；并将重点阐述信道编码（如纠错码、卷积码、Turbo码、LDPC码）在对抗无线信道中的噪声和干扰方面所扮演的关键角色。您将了解到，正是这些精心设计的编码机制，赋予了微弱的传感器信号穿越喧嚣空气的坚韧生命力。 随后，我们将聚焦调制与解调技术。从最基本的幅移键控（ASK）、频移键控（FSK），到更复杂的相移键控（PSK）和正交频分复用（OFDM），我们将详细解析它们的工作原理、优缺点，以及在传感器网络中选择何种调制方式的考量因素。理解这些，就如同掌握了不同语言的沟通方式，能够根据环境和需求选择最合适的“语言”进行信息交换。 最后，本篇还将探讨多址接入技术。在一个有限的无线频谱中，如何让成百上千甚至上万的传感器节点共享信道而不产生严重的冲突？我们将介绍时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）以及空分多址（SDMA）等经典技术，并重点关注在传感器网络中广泛应用的混合多址技术和随机接入协议（如ALOHA及其改进版本），以及它们在功耗、效率和公平性之间的权衡。 第二篇：编织感知之网——网络拓扑、路由与覆盖的智慧 传感器节点一旦具备了通信能力，便需要形成一个协同工作的整体——网络。本篇将聚焦于如何有效地组织和管理这些节点，构建起稳定、鲁棒且具备一定智能化的网络架构。我们将从网络拓扑的形成，到数据传输的路径选择，再到保障信息的完整覆盖，为您呈现网络设计中的核心挑战与解决方案。 首先，我们将审视传感器网络的典型拓扑结构。从星型、总线型等传统网络拓扑，到更适合传感器节点自组织特性的簇状（Clustering）拓扑，再到网状（Mesh）拓扑和分层（Hierarchical）拓扑的构建策略，我们将分析不同拓扑结构在部署成本、通信效率、能耗管理和鲁棒性方面的优势与劣势。簇状拓扑的引入，将是理解传感器网络能效优化的关键。 接着，我们将深入无线传感器网络的路由协议。数据在网络中如何找到自己的目的地？本篇将系统性地介绍各类路由协议。从无状态路由（如SPIN、Directed Diffusion）的启发式搜索，到有状态路由（如LEACH、PEGASIS）的能量感知型路径选择，再到基于位置的路由和机会路由，我们将分析这些协议在数据洪流管理、节点能耗均衡、数据冗余消除以及网络生命周期延长等方面的作用。您将了解到，高效的路由机制是缓解节点能耗瓶颈，延长网络整体寿命的生命线。 在网络的设计中，覆盖率是衡量其感知能力的重要指标。本篇将探讨传感器节点的部署策略。从随机部署的易于实现，到确定性部署以确保关键区域的完全覆盖，再到概率覆盖和多目标覆盖的优化问题，我们将介绍各种部署模型和算法，以及如何通过传感器节点的移动性（如利用移动传感器增强覆盖和数据收集）来动态调整覆盖范围，以应对环境变化和节点失效。 最后，我们将触及网络管理与协同感知。一个活跃的网络需要有效的管理机制，包括节点识别与定位、数据汇聚与融合、以及故障检测与容错。本篇将介绍一些基本的网络管理技术，并初步探讨协同感知的概念，即多个传感器节点如何联合起来，通过信息融合来提高感知的准确性、鲁棒性，并实现对复杂场景的更深层次理解。 第三篇：赋予感知以智慧——数据处理、智能分析与应用赋能 传感器网络收集到的原始数据，仅仅是实现其价值的起点。真正赋予这些数据生命力和意义的，是后续的智能处理与分析。本篇将聚焦于如何从海量、异构的传感器数据中提取有价值的信息，并将其转化为可操作的洞察，最终赋能各种实际应用。 我们将首先关注传感器数据的预处理。在将原始数据送入分析模型之前，往往需要进行数据清洗（如去除异常值、填补缺失值）、数据变换（如归一化、特征提取）以及数据融合。本篇将介绍一些常用的数据预处理技术，以及如何针对不同类型的传感器数据（如温度、湿度、光照、声音、图像等）采取不同的预处理策略。 接着，我们将深入传感器数据的智能分析。如何从看似杂乱的数据中发现规律、识别模式、做出预测？本篇将介绍各种数据挖掘与机器学习技术在传感器网络中的应用。我们将探讨聚类分析（如K-means、DBSCAN）用于发现数据中的自然分组，分类算法（如决策树、支持向量机、神经网络）用于识别特定事件或状态，以及回归分析用于预测未来趋势。您将了解到，这些智能算法是让传感器网络从“数据收集器”升级为“智能分析师”的关键。 此外，本篇还将介绍时间序列分析和空间数据分析。传感器网络产生的数据往往具有显著的时间和空间关联性，理解这些关联性对于准确地描述和预测环境变化至关重要。我们将探讨如何利用滑动窗口技术、隐马尔可夫模型（HMM）、卡尔曼滤波等方法处理时序数据，并介绍空间自相关分析、地统计学等方法处理空间数据。 最后，我们将展望传感器网络的典型应用场景，并探讨智能化决策与反馈机制。从环境监测（如空气质量、水资源管理、森林火灾预警）到智能家居（如安防、能耗优化、健康监测），从工业物联网（IIoT）（如设备状态监测、故障预测）到智慧农业（如精准灌溉、病虫害监测），再到城市管理（如交通流量监测、公共安全），我们将展示传感器网络如何通过收集和分析数据，驱动各个领域的智能化升级。更进一步，我们将探讨如何基于分析结果，构建智能反馈回路，让传感器网络不仅能够感知，更能主动地影响和控制外部环境，实现真正的“智能”运行。 本书旨在为您提供一个全面而深入的视角，帮助您理解构成无线传感器网络这一强大感知体系的各个关键要素。无论您是对底层通信技术感到好奇，还是对构建高效网络架构充满兴趣，抑或是渴望发掘数据背后的无限价值，都能从中获得启发。让我们一同探寻信息洪流中的静默守护者，理解它们如何默默地编织着感知世界的智能之网。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计相当考究，封面采用了深邃的蓝色调，配以抽象的电路板纹理，给人一种深沉而专业的初步印象。内页的纸张质地细腻，字体的排版疏密得当，阅读起来非常舒适，即便是长时间研读那些复杂的公式和图表，眼睛也不会感到明显的疲劳。我在翻阅目录时，就被其中对“异构网络协同优化”那一部分的详细划分所吸引，作者似乎并未满足于对现有理论的简单罗列，而是深入挖掘了不同类型传感器节点在能耗和数据处理能力上的差异性对整体网络寿命的影响。特别是书中关于量子计算在数据压缩中的应用前景的章节，虽然只是初步探讨，但其前瞻性的视角无疑为业内人士提供了新的思考维度。装订工艺也十分扎实，书脊的粘合牢固，确保即便是经常翻阅也不会出现散页的现象。从物理层面上来说，这本书绝对是图书馆或个人书架上值得珍藏的一部工具书，它的实体质量完全配得上其所承载的专业深度。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本专著的过程中，我最大的感受是作者在构建知识体系上的匠心独运。它并非零散的技术点堆砌，而更像是一张精心绘制的宏大蓝图，清晰地勾勒出整个领域的发展脉络。尤其值得称道的是，作者对于网络安全协议的演进历史进行了近乎考古式的梳理，从早期的对称加密到后来的椭圆曲线加密在资源受限设备上的适应性调整，逻辑链条极其完整。我特别关注了书中对“语义网格”在物联网（IoT）数据融合中的具体实现路径的论述，它不仅仅停留在理论模型层面，还提供了几个基于实际案例的伪代码示例，这对于工程实践者来说是极其宝贵的财富。作者的写作风格非常严谨，学术术语的使用精准到位，避免了过多口语化的表达，保证了信息的纯粹性和权威性。整体行文节奏张弛有度，总能在关键技术点上进行深入剖析，然后适时地放缓节奏，通过图示来巩固读者的理解，显示出深厚的教学功底。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度足以让资深的研究人员感到充实，但它的一个显著优点在于，它没有将普通读者完全排斥在外。在介绍一些极为晦涩的分布式一致性算法时，作者巧妙地引入了几个生动的类比，比如用古代部落的决策过程来类比共识机制的建立，虽然略显朴实，但在瞬间拉近了读者与复杂数学模型之间的距离。我个人比较欣赏的是，作者在探讨新型电池技术对网络部署周期的影响时，没有简单地引用已有的电池寿命公式，而是尝试建立了一个多变量的动态衰减模型，这个模型考虑了环境温度、数据传输频率等多重因素的交互作用，显得更为贴近现实工况。这表明作者在撰写此书时，显然是站在了应用的最前沿进行思考，而不是仅仅回顾历史。对于那些希望从入门迅速过渡到前沿研究的硕士生来说，这本书提供的“知识阶梯”搭建得非常平稳且高效。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，初次拿起这本书时，我对其厚度略感压力，但一旦沉浸其中，那种被专业知识流所包裹的体验是难以言喻的。我惊喜地发现，书中对于低功耗广域网（LPWAN）中信道接入策略的优化部分，提供了非常细致的数学推导过程，每一步的假设和推导逻辑都交代得清清楚楚，让人读完后不仅知其然，更能明白其所以然。不同于市面上许多只重“是什么”的教材，本书在“为什么”和“如何优化”上投入了巨大的篇幅。此外，书中对异构数据流的实时去噪技术的讨论，特别是在处理传感器节点因物理磨损导致的漂移数据时所采用的贝叶斯滤波变种，展现了作者对信号处理基础的扎实把握。整体阅读体验是一种层层递进的发现过程，每一章的结尾都像是为下一章的深入探索埋下了关键的伏笔，使得阅读过程充满了持续的求知欲和探索的动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献列表本身就是一部微型的专业发展史。我注意到作者引用了近三十年来各个重要会议和期刊的顶级论文，这保证了书中内容的权威性和时效性。然而，最让我感到惊喜的是，书中专门开辟了一个小节，讨论了未来传感器网络在星际通信领域中的潜在应用场景，尽管这部分内容略带推测性，但它极大地拓宽了读者的视野，将原本聚焦于地面网络的讨论提升到了一个更宏大的尺度。此外，作者在论述基于机器学习的异常模式识别时，没有盲目追捧深度学习，而是对决策树和支持向量机在特定资源受限环境下的优势进行了客观的对比分析，这种审慎的态度非常宝贵。这本书的价值不在于提供现成的答案，而在于它提供了一套严密的分析框架和批判性思维工具，帮助读者去审视和解决未来尚未出现的复杂问题。它更像是一张通往高级研究的“通行证”，而非简单的“导航地图”。