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

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王平 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121055850

商品编码：29665612211

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

售价：20.4元,便宜9.6元,折扣68

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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无处不在的连接：传感器网络、工业物联网与未来通信 在信息爆炸的时代，连接无处不在，而支撑这一切的正是那些默默工作的无线通信技术。它们如同看不见的神经网络，将传感器、设备、乃至整个世界紧密地联系在一起，赋予我们前所未有的感知和控制能力。本书并非聚焦于某一特定领域的无线通信标准，而是将目光投向更广阔的图景，深入探讨那些驱动着智能互联发展的核心技术原理、关键应用场景以及未来发展趋势。我们将一同穿越由无线电波编织而成的技术迷宫，揭示那些让“万物互联”梦想照进现实的基石。 第一篇：无线通信的基石——信号、编码与可靠传输 任何通信的起点都离不开信号的产生、调制与解调。在本篇中，我们将从信号的本质出发，深入理解模拟信号与数字信号的区别，以及它们如何在物理世界与数字世界之间架起桥梁。随后，我们将聚焦于无线通信中至关重要的调制解调技术，从早期的幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM），到现代通信中广泛应用的幅度相位联合调制（QAM）、正交频分复用（OFDM）等，逐一剖析其工作原理、优缺点及其在不同场景下的适用性。我们将看到，调制技术如何将低频的数字信息“搬运”到高频的无线载波上，使其能够高效地在空气中传播。 然而，无线信道并非理想的传输介质，信号在传播过程中会受到噪声、衰落、干扰等多种不利因素的影响。因此，可靠的传输机制成为无线通信的另一大核心挑战。本篇将深入探讨纠错编码（ECC）在保障数据完整性方面的重要作用。从简单的循环冗余校验（CRC）到更为复杂的卷积码、里德-所罗门码（RS码），再到现代通信中占据主导地位的低密度奇偶校验码（LDPC）和极化码（Polar Code），我们将逐一解析这些编码方案的设计思想、编码与解码过程，以及它们如何在引入一定冗余信息的基础上，显著提高信号的抗干扰能力，降低误码率。理解这些编码原理，将有助于我们认识到，看似简单的无线通信背后，蕴含着深厚的数学理论与精妙的设计。 此外，多址接入技术是允许多个用户共享同一无线频谱资源的关键。我们将详细介绍各种多址接入方式，包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）以及正交频分多址（OFDMA）。每种技术都有其独特的资源分配策略和优劣势，理解它们将有助于我们明白，为什么不同的无线通信系统会采用不同的多址技术，以及它们如何平衡用户数量、传输速率和频谱效率。 第二篇：传感器网络与嵌入式通信——连接世界的感知节点 传感器网络是物联网（IoT）的神经末梢，它们负责采集环境信息，并将这些信息通过无线方式传输到更远的地方。在本篇中，我们将重点关注那些低功耗、低成本、小尺寸的无线通信技术，它们是构建大规模传感器网络的基石。 首先，我们将深入探讨低功耗广域网（LPWAN）技术，如LoRa、NB-IoT、Sigfox等。这些技术以其超长的通信距离、极低的功耗和相对较低的设备成本，完美契合了工业监测、智慧农业、智能城市等对海量连接的需求。我们将分析这些技术在物理层和 MAC 层上的设计特点，例如特殊的扩频调制技术、低数据速率的传输方式、以及针对低功耗优化的通信协议栈。通过对比分析，我们将了解在不同的应用场景下，选择哪种 LPWAN 技术更为合适。 其次，我们将目光投向短距离、低功耗的无线通信技术，如低功耗蓝牙（BLE）。BLE 技术以其出色的节能性能和广泛的设备支持，在可穿戴设备、智能家居、医疗监测等领域扮演着至关重要的角色。我们将解析 BLE 的连接模式（广播、连接、扫描）、数据传输格式、以及它的 GATT (Generic Attribute Profile) 协议栈，理解它如何高效地在设备之间交换信息。 此外，Zigbee 和 Thread 等基于 IEEE 802.15.4 标准的无线通信技术，在智能家居和工业自动化领域具有广泛的应用。我们将深入研究这些协议的特点，包括其网络拓扑（星型、网状、树状）、路由机制、以及如何实现设备间的低功耗通信和互联互通。这些技术构建了一个强大的、可扩展的无线通信框架，能够支持复杂的网络部署和管理。 本篇还将触及嵌入式通信的另一个重要方面：近场通信（NFC）和超宽带（UWB）技术。NFC 凭借其便捷的“碰一碰”交互方式，在支付、身份识别、数据交换等领域大放异彩。UWB 技术则以其极高的定位精度和抗干扰能力，在室内导航、资产追踪、安全认证等方面展现出巨大的潜力。我们将解析它们的通信原理、工作频段、以及在不同应用场景下的独特优势。 第三篇：工业物联网（IIoT）与车联网（IoV）——连接生产与交通的神经 工业物联网（IIoT）和车联网（IoV）是无线通信技术改变传统行业、提升效率和安全性的典型代表。在本篇中，我们将深入探讨在严苛的工业环境和动态的车联网场景下，无线通信所面临的挑战以及相应的解决方案。 在工业领域，对通信的可靠性、实时性、安全性以及抗干扰能力有着极高的要求。我们将探讨工业无线通信所面临的特殊挑战，例如金属障碍物导致的信号衰减、强电磁干扰、以及对低延迟、高吞吐量的需求。随后，我们将聚焦于专门为工业场景设计的无线技术，如工业以太网无线扩展（如 WirelessHART、ISA100.11a），以及基于 5G 技术的工业应用，包括其在时间敏感网络（TSN）、边缘计算等方面的能力。我们将分析这些技术如何通过精密的调度、强大的纠错编码、以及专门的网络协议，在复杂的工业环境中实现稳定可靠的通信。 车联网（IoV）则是一个更加动态和分散的通信环境。车辆之间、车辆与基础设施之间（V2I）、车辆与行人之间（V2P）、车辆与网络之间（V2N）的通信，共同构成了 IoV 的网络。本篇将深入剖析 V2X（Vehicle-to-Everything）通信技术，包括其通信场景、技术标准（如 DSRC、C-V2X），以及在提升交通安全、优化交通流量、实现自动驾驶等方面的巨大潜力。我们将理解，在高速移动的车辆环境下，如何实现低延迟、高可靠的通信，以及如何通过协同感知和决策，构建更智能、更安全的交通系统。 此外，我们还将探讨工业自动化和智能交通系统中，对传感器数据融合、远程控制、以及安全通信的需求。例如，在智能工厂中，无线传感器采集的振动、温度、压力等数据，通过无线网络传输到中央控制系统，实现对生产设备的实时监控和故障预警。在智慧交通中，车辆收集的交通流量、路况信息，实时上传至云端平台，用于交通信号优化和拥堵预测。这些应用都离不开高效、可靠的无线通信技术作为支撑。 第四篇：未来展望——5G/6G、AI与下一代无线通信 站在技术的潮头，我们必须展望未来。第五代移动通信技术（5G）已经为我们开启了万物互联的新篇章，而第六代移动通信技术（6G）的探索也已悄然展开。在本篇中，我们将深入探讨 5G 在增强移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（URLLC）和海量机器类通信（mMTC）方面的能力，以及它们如何赋能各行各业。我们将分析 5G 的关键技术，如大规模 MIMO、毫米波通信、网络切片等，以及它们为传感器网络、工业互联网和车联网带来的革命性变化。 更进一步，我们将探讨 6G 技术可能的发展方向。这可能包括太赫兹通信、可见光通信、全息通信等新型通信范式，以及对人工智能（AI）在无线通信中的深度融合。AI 的引入，将有望实现更智能的频谱管理、更优化的网络资源分配、以及更强大的信号处理能力。例如，AI 可以预测信道状态，动态调整调制编码方案，从而最大限度地提高数据传输效率和可靠性。AI 还可以用于异常检测和安全威胁的识别，增强无线网络的安全性。 我们还将关注无线通信与新兴技术，如区块链、量子计算等可能的结合。区块链技术有望为物联网设备提供去中心化的身份认证和数据安全保障。量子计算的突破，也可能对当前的加密算法构成挑战，从而促使新的安全通信技术的诞生。 最后，本篇将强调，未来的无线通信将不仅仅是连接的延伸，更是智能的延伸。通过将传感器、计算能力、以及通信技术深度融合，我们将能够构建一个更加智能、更加高效、更加可持续的世界。从精准农业到智慧医疗，从虚拟现实到增强现实，未来的无限可能，都将由这些不断进化的无线通信技术所驱动。 本书致力于为读者提供一个全面而深入的视角，理解无线通信技术在当今社会以及未来发展中的重要地位。我们希望通过对这些技术的深入剖析，激发读者对技术创新的兴趣，并为相关领域的学习和研究提供有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

我带着一个非常具体的问题来阅读此书：如何在高密度的无线设备部署环境中，有效管理频谱资源，避免共信道干扰，同时维持系统的整体吞吐量和公平性？我希望找到一些关于频谱共享协议、功率控制算法的详细解析，或许是关于认知无线电（Cognitive Radio）在非授权频段（如ISM频段）如何动态接入的策略探讨。然而，这本书在谈及频谱效率时，依然停留在较为宏观的层面，缺乏深入的、可量化的技术细节。比如，它似乎没有深入探讨时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）在不同业务负载下的资源分配优化问题，也没有提供关于如何设计一个健壮的邻居发现和干扰规避机制的实用方法。读者在这本书里找到的，更多是“无线通信是需要考虑干扰的”这一常识性结论，而非“如何通过特定的算法和硬件配置来解决这种干扰”的具体指导。这就像是教人游泳却只教了“水是湿的”这个道理，而完全跳过了划水和换气的技术细节。对于需要构建一个能够长期稳定运行的复杂无线控制网络的人来说，这种“浅尝辄止”的叙述方式是远远不够的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量也着实让人捏了一把汗。在涉及复杂的波形图、频谱分析和系统框图时，很多线条模糊不清，标注也显得拥挤不堪，很多本该清晰展示数据流向或信号处理流程的关键图表，读起来费了好大力气才能辨认出作者的意图。这对于需要快速理解复杂技术架构的读者来说，无疑是一种额外的负担。更令人失望的是，书中引用的许多实验数据和案例似乎缺乏最近五年的更新。例如，当我们谈论工业级无线通信时，人们自然会想到抗干扰能力、穿透性以及在金属密集环境下的信道衰落模型。这本书虽然提到了环境影响，但引用的文献和数据大多源自十年前甚至更早的无线标准，对于当前普遍采用的OFDM技术的性能优化、波束赋形（Beamforming）的应用效果，或是如何利用AI/ML技术进行信道状态预测和自适应功率控制等前沿技术，几乎没有提及。这种内容的滞后性，使得这本书的实用价值大打折扣。对于一个依赖前沿技术来解决实际工程难题的专业人士而言，阅读一本“过时”的技术书籍，带来的更多可能是建立错误的认知基础，而不是获取解决问题的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

这本号称是探讨无线通信在测量和控制领域应用的著作，读起来倒真像是在翻阅一本厚重的、略显过时的技术手册。我本来满心期待能看到一些关于最新的5G、LoRaWAN或者Sub-GHz频段在工业物联网（IIoT）场景下如何实现高精度、低延迟数据采集与反馈的深入案例分析，或者至少是对现有协议栈在复杂电磁环境下的性能瓶颈提出具有前瞻性的解决方案。然而，书中大部分篇幅似乎沉溺于对基础理论的冗长阐述，那些关于香农定理、信道编码、扩频原理的讨论，在如今这个技术迭代飞快的时代，显得既熟悉又缺乏新意。仿佛作者只是将几本经典的通信原理教材中的相关章节稍作裁剪，然后粗略地加上了一些“测量”和“控制”的标签。真正涉及到实际应用层面的描述，往往也是一笔带过，缺乏关键的参数设定、软硬件选型考量以及实际部署中的调试技巧。特别是当涉及到实际的工业现场，那种充满铁锈味和复杂干扰的真实环境时，书中的论述显得过于理想化，与我正在面对的那些信号衰减、多径效应和功耗限制问题完全脱节。期待能看到一些关于安全性（如加密和认证机制）在实时控制回路中如何影响带宽和延迟的权衡分析，但这些关键的、面向工程实践的洞察，在这本书里是付之阙如的。整体感觉，它更像是一本为初入该领域的学生准备的“入门导论”，而非供一线工程师参考的“实用工具箱”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这书的时候，很大一部分动力是想搞清楚在如今这个海量设备连接的时代，如何确保我们部署的无线传感网络不仅“能连上”，而且“能可靠、实时地”传输那些至关重要的工况数据。我尤其关注那些关于时间同步和确定性网络（Time-Sensitive Networking, TSN）与无线技术结合的探讨，因为在许多高精度控制任务中，微秒级的抖动都是不可接受的。这本书的叙述风格，却让我感觉像是被扔进了一个时间胶囊。它详细描述了早期的跳频技术和DSSS（直接序列扩频）的数学模型，这当然是通信技术发展的基石，但对于一个关注如何用最新的IEEE 802.11ax或者Ultra-Wideband (UWB)来解决现有工厂自动化痛点的工程师来说，这些内容显得过于基础和理论化。书中对于“控制”部分的解读也显得相当陈旧，仿佛停留在继电器逻辑和简单的PID反馈阶段，完全没有触及到现代分布式控制系统（DCS）或基于云端/边缘计算的复杂协同控制对无线网络提出的新型要求。如果作者能花些篇幅对比一下不同无线技术在确定性传输方面的优劣，比如比较一下基于TDMA调度和基于CSMA/CA机制在实时性上的固有差异，那价值会高出许多。现在看来，它更像是一本聚焦于“信号传输原理”而非“系统集成应用”的教材，让人读完后依然需要转向其他更侧重于协议栈和应用场景的专业资料。

评分☆☆☆☆☆

从整体结构和作者的论述风格来看，这本书更偏向于学术理论的梳理，而不是工程实践的指导。它的语言风格较为正式、严谨，但缺乏必要的工程实例来“锚定”这些理论。例如，在讨论链路预算计算时，书中可能给出了详细的公式推导，但在实际应用中，如何准确地估计天线增益、连接器损耗，以及如何在不同气候条件下调整裕度，这些“经验性”的知识点却不见踪影。一个真正实用的参考书，应该能够提供一些“经验法则”或者“最佳实践清单”，帮助工程师在面对不确定性时做出合理的工程决策。我期望看到的是关于不同通信模块（如射频前端、基带处理器）的性能指标对比，以及不同无线标准（如Zigbee, WirelessHART, ISA100.11a，以及更现代的UWB/BLE）在特定测量精度要求下的适用性分析，包括其认证标准和实际的功耗特性曲线。这本书未能提供这种多维度的对比分析，使得读者在众多的技术选项面前，依然感到迷茫，无法快速地从书本知识过渡到实际的系统设计环节，最终只能将它束之高阁，转而寻求更为面向应用的专业白皮书或厂商的技术手册来解决燃眉之急。