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☆☆☆☆☆

彭力 著

图书标签:

• 无线传感器网络
• 传感器网络
• 物联网
• 无线通信
• 嵌入式系统
• 数据采集
• 低功耗设计
• 网络协议
• 智能感知
• 无线技术

店铺： 学向美图书专营店

出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502454685

商品编码：29670444215

包装：平装

开本：12k

出版时间：2011-01-01

字数：231000

内容介绍
　　无线传感器网络是物联网的重要分支，本书结合作者长期以来在*域的研究工作，全面系统地阐述了*qiax无线传感器网络研究*域中的关键技术问题、研究成果和应用技术。全书共分为8章，内容涉及无线传感器网络概述、拓扑控制、节点技术、定位技术、目标跟踪技术、时间同步技术、安全技术、软硬件平台设计等。 　　本书既可作为物联网工程、传感器网络技术、通信工程等专业大专、本科生和研究生教材，也可goxg无线传感器网络研究*域的相关科研工作者及工程技术人员参考。

目录
*1章　无线传感器网络概述 　1.1　传感器网络体系结构 　1.2　无线传感器网络的特征 　　1.2.1　与现有无线网络的区别　 　　1.2.2　传感器节点的限制　 　　1.2.3　无线传感器网络的特点　 　1.3　无线传感器网络的应用及关键技术 　　1.3.1　无线传感器网络的应用　 　　1.3.2　无线传感器网络的发展现状　 　　1.3.3　无线传感器网络的关键技术　 　　1.3.4　面临挑战 　1.4　主流无线传感器网络仿真平台 　　1.4.1　基于通用网络的仿真平台 　　1.4.2　基于TixyOS的仿真平台　*1章　无线传感器网络概述
　1.1　传感器网络体系结构
　1.2　无线传感器网络的特征
　　1.2.1　与现有无线网络的区别　
　　1.2.2　传感器节点的限制　
　　1.2.3　无线传感器网络的特点　
　1.3　无线传感器网络的应用及关键技术
　　1.3.1　无线传感器网络的应用　
　　1.3.2　无线传感器网络的发展现状　
　　1.3.3　无线传感器网络的关键技术　
　　1.3.4　面临挑战
　1.4　主流无线传感器网络仿真平台
　　1.4.1　基于通用网络的仿真平台
　　1.4.2　基于TixyOS的仿真平台　
　　1.4.3　仿真平台比较
*2章　拓扑控制
　2.1　概述
　　2.1.1　覆盖
　　2.1.2　连通
　　2.1.3　网络生命期
　　2.1.4　吞吐能力
　　2.1.5　干扰和竞争
　　2.1.6　网络延迟
　　2.1.7　拓扑性质
　2.2　功率控制
　　2.2.1　基于节点度的功率控制
　　2.2.2　基于方向的功率控制
　　2.2.3　基于邻近图的功率控制
　　2.2.4　XTC算*
　2.3　层次性拓扑结构控制
　　……
第3章　无线传感器网络关键技术
第4章　定位技术
第5章　目标跟踪技术
第6章　时间同步技术
第7章　安全技术
第8章　硬件平台设计
参考文献 显示全部信息

《智慧节点：分布式感知与协同控制的未来》 前言： 我们生活在一个信息爆炸的时代，数据无处不在，而收集、处理和利用这些数据的能力，正以前所未有的速度改变着世界的运作方式。从环境监测到工业自动化，从智能家居到城市管理，对分布式、低功耗、智能化的感知与控制节点的需求日益迫切。本书《智慧节点：分布式感知与协同控制的未来》正是聚焦于这一前沿领域，深入探讨如何构建和优化能够独立感知、本地处理并协同工作的智能化节点网络，从而实现对复杂系统的精细化理解和高效能控制。 本书并非仅仅是技术堆砌，而是试图勾勒出一种全新的智能感知与控制范式。它探讨的是如何赋予每一个“节点”以“智慧”，使其不再是传统意义上被动的数据采集器，而是能够主动思考、智能决策并与其他节点协同作战的“微型大脑”。这种范式的转变，将极大地拓展我们对智能系统的想象空间，并为解决当下和未来的诸多挑战提供强有力的技术支撑。 第一部分：微观智能的基石——分布式感知单元 在构建智慧节点网络之前，我们必须深刻理解构成网络的“智慧”的源泉——分布式感知单元。这一部分将从最基础的层面出发，剖析各类传感器技术、信号处理方法以及数据采集的优化策略。 1.1 传感器技术的演进与融合： 环境感知： 深入探讨各类物理传感器，如温度、湿度、光照、压力、气体浓度传感器等的工作原理、精度限制、功耗特点以及在不同应用场景下的选型考量。我们将不仅仅关注单一传感器，更会着重分析如何通过多传感器融合技术，克服单一传感器的不足，提高测量的鲁棒性和准确性。例如，如何结合红外与超声波传感器实现更精准的物体存在检测；如何利用高精度温湿度传感器与VOC传感器联动，全面评估室内空气质量。 运动与位置感知： 详细介绍加速度计、陀螺仪、磁力计等惯性测量单元（IMU）的工作原理及其在姿态估计、运动轨迹跟踪中的应用。同时，我们将探讨GNSS（全球导航卫星系统）的原理、不同系统（GPS、GLONASS、Galileo、北斗）的特点及其在室外精确定位中的作用。对于室内定位，将深入分析Wi-Fi指纹、蓝牙Beacon、UWB（超宽带）等技术的优劣势，以及它们如何构建精细化的室内空间感知网络。 生物与健康监测： 探索心率传感器、血氧传感器、ECG（心电图）传感器、体温传感器等在可穿戴设备和远程医疗中的应用。我们将关注如何通过这些传感器实现对人体生理指标的实时、无创监测，并讨论其在疾病早期预警、慢性病管理等方面的潜力。 图像与声音感知： 介绍微型摄像头、麦克风等视觉和听觉传感器的基本原理，以及如何利用它们进行目标识别、行为分析、环境声音监测等。我们将探讨低功耗图像处理技术，以及如何从海量音频数据中提取有价值的信息。 1.2 信号处理与特征提取： 噪声抑制与滤波： 详细介绍各种数字滤波算法，如移动平均滤波、卡尔曼滤波、小波去噪等，以及它们在传感器原始数据预处理中的关键作用，如何有效去除信号中的随机噪声和周期性干扰。 特征提取与降维： 探讨如何从原始传感器数据中提取有意义的特征，例如时域特征（均值、方差、峰值）、频域特征（FFT变换后的频谱能量）以及时频域特征。我们将介绍主成分分析（PCA）、独立成分分析（ICA）等降维技术，如何在保持信息完整性的前提下，减少数据量，为后续的智能处理奠定基础。 数据压缩与编码： 针对网络传输带宽有限的场景，我们将研究高效的数据压缩算法，如Huffman编码、Lempel-Ziv算法等，以及如何根据传感器数据的特性，设计优化的编码策略，最大限度地在降低数据量的同时，保留关键信息。 1.3 低功耗数据采集与管理： 唤醒与休眠机制： 深入研究如何设计高效的节点唤醒与休眠策略，例如基于定时器、中断事件（如运动检测、特定信号阈值触发）的唤醒方式，以及如何让节点在非工作时段进入深度休眠，以最大程度地延长电池寿命。 能量采集与管理： 探讨太阳能、热电、振动能量采集等技术，以及如何将采集到的能量有效地存储和管理，为节点的持续运行提供动力。我们将分析不同能量采集方案的适用性，以及如何与节点本身的功耗进行匹配。 数据存储与本地处理： 介绍微型存储器（如SD卡、EEPROM）的应用，以及如何在节点本地进行部分数据存储和预处理，减少对网络通信的依赖。 第二部分：协同智能的脉络——分布式计算与通信 单个节点的智慧是有限的，真正的智慧体现在节点之间的协同。这一部分将聚焦于如何在分布式环境中实现高效的计算、可靠的通信以及智能的决策。 2.1 分布式计算范式： 边缘计算与雾计算： 详细阐述边缘计算和雾计算的概念，以及它们如何将计算能力下沉到网络边缘，在靠近数据源的节点上进行实时处理，减轻云端的负担，降低延迟。我们将分析不同场景下，是采用边缘计算更优，还是雾计算更能发挥集体智慧。 任务卸载与协同处理： 研究如何将复杂的计算任务合理地分配给不同的节点，或由多个节点协同完成。例如，一个复杂的图像识别任务，可以先由靠近摄像头的节点进行初步的特征提取，然后将特征信息发送给计算能力更强的节点进行深度学习推理。 模型分布式训练与推理： 探讨联邦学习等技术，如何在不上传原始数据的前提下，在分布式节点上协同训练机器学习模型。同时，研究如何将训练好的模型部署到各个节点上进行本地推理，实现实时的智能响应。 2.2 高效可靠的通信机制： 低功耗无线通信协议： 深入分析蓝牙低功耗（BLE）、Zigbee、LoRaWAN、NB-IoT等面向低功耗、远距离通信的无线技术，详细解读其协议栈、传输特性、功耗表现以及适用场景。我们将对比分析不同协议在传输速率、覆盖范围、网络容量、部署复杂度等方面的差异。 网络拓扑与路由： 探讨星型、网状、树状等不同网络拓扑结构的优缺点，以及如何根据应用需求选择合适的拓扑。我们将重点研究自组织网络（Ad-hoc Network）中的路由协议，如AODV、DSR等，以及如何设计高效、鲁棒的路由算法，确保数据在动态变化的网络中能够可靠传输。 数据同步与一致性： 研究分布式系统中数据同步的挑战，以及如何通过一致性协议（如Paxos、Raft）或基于向量时钟的同步机制，保证节点间数据的一致性和可靠性。 网络安全与隐私保护： 探讨在分布式感知网络中，如何设计安全可靠的通信机制，包括数据加密、身份认证、访问控制等。我们将重点关注如何保护敏感数据的隐私，例如在医疗健康监测场景下，如何确保患者数据的机密性。 2.3 协同决策与智能响应： 分布式机器学习： 进一步探讨在分布式节点上运行机器学习模型，实现个体智能。例如，通过本地传感器数据训练的分类器，用于识别异常事件。 群体智能算法： 研究蚁群算法、粒子群优化等借鉴自然界群体行为的算法，如何应用于分布式节点之间的协同，实现全局最优解。例如，如何通过蚁群算法优化路径规划，实现高效的数据收集。 多智能体系统（MAS）： 从多智能体系统的角度，将每个智慧节点视为一个独立的智能体，研究它们之间的交互、协商与合作，以完成复杂的目标。我们将探讨在MAS中，如何设计智能体之间的通信语言、行为模型和学习机制。 反馈控制与闭环系统： 探讨如何将感知到的信息与控制指令相结合，形成闭环控制系统。例如，环境监测节点感知到温度异常升高，可以立即触发相应的控制节点，启动制冷设备。 第三部分：智慧节点的应用与展望 在掌握了分布式感知和协同控制的核心技术后，本书将进一步展望智慧节点在各个领域的广泛应用，并探讨未来的发展趋势。 3.1 智慧农业： 精细化农田监测： 利用土壤湿度传感器、光照传感器、CO2传感器等，实现对作物生长环境的实时监测。 病虫害早期预警： 通过图像识别和传感器数据分析，提前发现病虫害迹象，指导精准施药。 自动化灌溉与施肥： 基于传感器数据，实现对作物需求的精确判断，自动进行灌溉和施肥，提高资源利用效率。 牲畜健康监测： 部署在畜牧中的传感器，可以监测牲畜的体温、活动量等，及时发现健康异常。 3.2 智慧工业： 设备状态监测与预测性维护： 利用振动传感器、温度传感器、电流传感器等，监测设备运行状态，通过数据分析预测潜在故障，实现预测性维护，减少停机时间。 生产过程优化： 实时采集生产线上的各种参数，通过智能分析优化生产流程，提高生产效率和产品质量。 安全生产管理： 监测工作环境中的有害气体、危险区域人员闯入等情况，及时发出警报，保障生产安全。 智能仓储与物流： 通过RFID、条形码扫描、位置传感器等，实现对库存物品的精细化管理和高效流转。 3.3 智慧城市： 环境监测与治理： 部署空气质量传感器、噪声传感器、水质传感器等，实时监测城市环境状况，为环境保护提供数据支持。 交通流量监测与管理： 利用地磁传感器、摄像头、雷达等，实时监测交通流量，优化交通信号灯配时，缓解交通拥堵。 智能停车： 通过地磁传感器或超声波传感器，检测停车位占用情况，引导车辆快速找到停车位。 基础设施健康监测： 监测桥梁、隧道、管道等基础设施的结构健康状况，及时发现安全隐患。 3.4 智慧医疗与健康： 远程健康监测： 通过可穿戴设备和家用健康监测设备，实现对患者生理指标的远程实时监测，方便慢病管理和居家养老。 智能诊断辅助： 结合医学影像和生理数据，辅助医生进行疾病诊断。 医院内部精细化管理： 实时定位医疗设备、患者，优化医疗资源配置，提高就医效率。 3.5 智慧家居： 环境自适应调节： 根据室内温湿度、光照、空气质量等数据，自动调节空调、新风系统、灯光等设备，营造舒适宜居的环境。 安防监控与预警： 通过门窗传感器、人体移动传感器、烟雾探测器等，实现家庭安全监控和火灾、漏水等险情预警。 能源管理与优化： 监测家中电器的能耗，并根据用户习惯和电价信息，优化能源使用，降低生活成本。 3.6 未来趋势与挑战： AI与边缘计算的深度融合： 展望未来，AI模型将更加轻量化，并深度集成到边缘节点，实现更强大的本地智能。 异构网络与万物互联： 探讨如何构建一个能够融合不同通信技术、不同类型节点的异构网络，实现真正的万物互联。 可持续性与绿色计算： 强调低功耗设计、能量采集的重要性，以及如何构建更加环境友好的智慧节点系统。 伦理与隐私问题： 深入讨论在大规模分布式感知系统中，如何平衡数据的使用与个人隐私保护，以及相关的法律法规和伦理规范。 标准化与互操作性： 探讨推动行业标准化，实现不同厂商、不同系统之间的互操作性，促进智慧节点生态的健康发展。 结语： 《智慧节点：分布式感知与协同控制的未来》旨在为读者构建一个关于未来智能系统发展蓝图的清晰认知。我们坚信，通过对分布式感知单元的精细化设计，以及对节点之间协同智能的深入挖掘，智慧节点将成为驱动下一轮技术革命的关键力量。这本书不仅是技术的探讨，更是对未来生活方式的深刻洞察，期望能激发读者在这一激动人心的领域进行更深入的探索与实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性远超我的预期，它给我的最大收获是如何进行实际的网络部署和故障排除。作者显然是带着丰富的实战经验来撰写这些章节的。在论述网络部署策略时，他们不仅讨论了理论上的最佳覆盖范围，还详细列举了现实世界中可能遇到的干扰源（如金属结构、水体、电磁噪声等），并提供了具体的缓解措施和经验法则。关于传感器节点的能耗模型分析部分，作者提供了几个不同应用场景下模型的参数设置建议，这些都是教科书里鲜少提及的“江湖经验”。特别是关于数据安全和隐私保护的章节，它没有空泛地谈论加密算法，而是结合具体场景，如医疗数据传输，讨论了在资源受限环境下如何权衡安全级别与实时性能，给出了非常实用的安全策略组合。这本书的价值在于，它把“能用”和“好用”之间的鸿沟给填平了，真正做到了理论指导实践，让我从一个单纯的技术学习者，更像是一个具备初步设计能力的实践者。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书在组织材料的层次感上做得非常出色。对于一个像我这样，主要工作在软件实现层面，对底层物理层和介质访问控制（MAC）层理解相对薄弱的工程师来说，这本书提供了一个绝佳的“补课”机会。作者在讲解MAC协议的设计哲学时，没有陷入无休止的公式推导，而是巧妙地运用了对比分析法——将时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）以及基于竞争的协议在资源分配和冲突避免上的优劣进行了清晰的对垒。这种结构化的呈现方式，让我能够快速定位到不同层次的技术决策是如何影响整体网络性能的“瓶颈”所在。而且，书中对最新标准如WSN在5G/6G网络融合方面的讨论，体现了作者团队对行业动态的敏锐捕捉。它不是一本“过时”的技术书，而是始终站在技术演进的最前沿，这种与时俱进的态度，让它在众多同类书籍中脱颖而出，成为我工作台上的常备参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度令人印象深刻，它绝不仅仅是一本停留在表面概念介绍的入门读物。我发现作者在探讨网络拓扑结构和路由协议时，引入了大量的数学模型和性能分析，这对有一定基础的读者来说，简直是宝藏。我花了好几天时间仔细推敲了关于“分簇路由协议”的章节，作者不仅详细解析了经典算法的流程，还引用了最新的研究成果来讨论其在动态环境下的鲁棒性问题。文字的描述非常严谨，但同时又保持了极强的可读性，这在专业技术书籍中是很难得的平衡。更让我惊喜的是，作者似乎对该领域的历史脉络了如指掌，穿插了许多重要技术发展的关键节点和人物贡献，这让整个知识体系更加立体和丰满，而不是一堆孤立的技术点的堆砌。这本书更像是一份详尽的工具书和深入研究的参考手册的结合体，我发现自己时不时就会翻回去查阅某个特定参数的理论推导过程，其详尽程度足以支撑起一篇硕士毕业论文的文献综述部分。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计实在是太吸引人了，那种深邃的蓝色和现代感的字体搭配，立刻让人联想到高科技和前沿领域。我拿到这本书的时候，首先是被它扎实的排版吸引了，纸张质量上乘，印刷清晰，阅读起来非常舒适，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。内容的编排也很有逻辑性，从基础概念的介绍，到复杂的系统架构和实际应用案例，层层递进，非常适合初学者建立起一个清晰的知识框架。我特别欣赏作者在介绍一些核心算法和协议时，会穿插一些生动的比喻和实际生活中的例子，这极大地降低了理解难度，让那些原本看起来晦涩难懂的技术点变得平易近人。特别是关于数据融合和能耗优化那一章，作者的分析深入浅出，不仅阐述了理论基础，还对比了不同优化策略的优缺点及适用场景，这对于我后续进行项目选型和方案设计非常有指导意义。全书的案例都很贴近工业界和科研的前沿，让我对这个领域的发展趋势有了更直观的认识，感觉自己紧跟时代脉搏。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新兴技术抱有浓厚兴趣的爱好者，我最看重一本书是否能激发我的探索欲，而这本无疑做到了。这本书在介绍物联网（IoT）背景下的应用场景时，笔触非常具有画面感。它没有停留在简单地罗列“环境监测”、“智能家居”这些标签上，而是深入剖析了在这些场景中，网络如何解决实时性、可靠性和大规模连接的挑战。例如，在描述海洋监测系统时，作者对数据采集节点的选型、能源获取方式以及跨域数据传输的策略进行了细致的描绘，仿佛带着读者亲身进入了现场。文字风格上，它更偏向于一种富有激情的叙事方式，将冰冷的技术点包裹在一层探索未知和解决难题的热情之中。读完后，我不仅对技术细节有了更深刻的理解，更重要的是，我对未来这个领域可能带来的社会变革产生了强烈的兴奋感，它成功地将晦涩的技术语言转化成了富有想象力的未来蓝图，激励我去思考如何将这些技术落地。