第1篇总论第1章无线传感器网络概述1.1无线传感器网络介绍11.1.1无线传感器网络的概念11.1.2无线传感器网络的特征21.1.3无线传感器网络的应用41.2无线传感器网络的体系结构71.2.1无线传感器网络的系统架构71.2.2传感器节点的结构71.2.3无线传感器网络的体系结构概述81.3无线传感器网络的研究进展101.3.1无线传感器网络的发展历程101.3.2无线传感器网络的关键技术141.3.3无线传感器网络所面临的挑战14参考文献16第2篇无线传感器网络的通信协议第2章无线传感器网络的物理层2.1无线传感器网络物理层概述192.1.1无线传感器网络物理层的研究内容192.1.2无线传感器网络物理层的研究现状202.1.3无线传感器网络物理层的主要技术挑战222.2无线传感器网络的调制与编码方法222.2.1Mary调制机制222.2.2差分脉冲位置调制机制232.2.3自适应编码位置调制机制242.3超宽带技术在无线传感器网络中的应用252.3.1超宽带技术概述252.3.2超宽带技术的基本原理262.3.3超宽带技术的研究现状292.3.4基于超宽带技术的无线传感器网络31参考文献35第3章无线传感器网络的数据链路层3.1无线传感器网络数据链路层概述373.1.1无线传感器网络数据链路层的研究内容373.1.2无线传感器网络数据链路层的研究现状383.1.3无线传感器网络数据链路层的主要技术挑战393.2无线传感器网络的MAC协议403.2.1基于竞争机制的MAC协议403.2.2基于时分复用的MAC协议473.2.3其他类型的MAC协议54参考文献58第4章IEEE802.15.4标准4.1IEEE802.15.4标准概述604.2IEEE802.15.4的物理层604.2.1物理层概述604.2.2物理层服务规范614.2.3物理层帧结构654.3IEEE802.15.4的MAC子层654.3.1MAC层概述654.3.2MAC层的服务规范664.3.3MAC帧结构694.3.4MAC层的功能描述704.4基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络704.4.1组网类型704.4.2数据传输机制71参考文献72第5章无线传感器网络的网络层5.1无线传感器网络网络层概述735.1.1网络层的研究内容735.1.2网络层的研究现状745.1.3网络层的主要技术挑战755.2无线传感器网络的路由协议755.2.1以数据为中心的平面路由755.2.2网络分层路由775.2.3基于查询的路由795.2.4地理位置路由815.2.5能量感知路由845.2.6基于QoS的路由875.2.7路由协议的优化885.3无线传感器网络中的数据包转发策略905.3.1包转发策略的研究背景905.3.2基于价格机制的包转发博弈模型915.3.3自发合作的包转发博弈模型93参考文献94第6章无线传感器网络的传输层6.1无线传感器网络传输层概述976.1.1无线传感器网络传输层的研究内容976.1.2无线传感器网络传输层的研究现状986.1.3无线传感器网络传输层的主要技术挑战996.2无线传感器网络的传输协议996.2.1PSFQ传输协议996.2.2ESRT传输协议1016.3无线传感器网络与其他网络的互联1036.3.1无线传感器网络与Internet互联1036.3.2无线传感器网络接入到网格105参考文献109第7章ZigBee协议规范7.1ZigBee概述1117.1.1ZigBee与IEEE802.15.41117.1.2ZigBee协议框架1127.1.3ZigBee的技术特点1137.2网络层规范1137.2.1网络层概述1137.2.2服务规范1147.2.3帧结构与命令帧1157.2.4功能描述1167.3应用层规范1177.3.1应用层概述1177.3.2ZigBee应用支持子层1177.3.3ZigBee应用层框架结构1187.3.4ZigBee设备协定（profile）1197.3.5ZigBee目标设备（ZDO）1197.4ZigBee系统的开发1197.4.1开发条件和注意事项1197.4.2软件开发1207.4.3硬件开发1217.5基于ZigBee规范的无线传感器网络1227.5.1无线传感器的构建1227.5.2无线传感器网络的构建1237.5.3基于ZigBee的无线传感器网络与RFID技术的融合124参考文献124第3篇无线传感器网络的核心支撑技术第8章无线传感器网络的拓扑控制8.1无线传感器网络的拓扑控制技术概述1258.1.1无线传感器网络拓扑控制的研究内容1258.1.2无线传感器网络拓扑控制的研究现状1268.1.3无线传感器网络拓扑控制的主要技术挑战1268.2无线传感器网络的拓扑控制算法1278.2.1功率控制算法1278.2.2层次拓扑结构控制算法1298.3无线传感器网络的密度控制1358.3.1连通支配集构造算法1358.3.2基于概率覆盖模型的无线传感器网络密度控制算法138参考文献140第9章无线传感器网络的节点定位9.1无线传感器网络的节点定位技术概述1429.1.1无线传感器网络节点定位的研究内容1429.1.2无线传感器网络节点定位的研究现状1439.1.3无线传感器网络节点定位的主要技术挑战1469.2无线传感器网络的定位机制1479.2.1基于测距的定位算法1479.2.2非基于测距的定位算法1519.3一种基于测距的协作定位策略1599.3.1刚性图理论简介1599.3.2基于刚性图的协作定位理论1609.3.3LCB定位算法1619.4节点位置估计更新策略1629.4.1动态网络问题1629.4.2更新策略163参考文献164第10章无线传感器网络的时间同步10.1无线传感器网络的时间同步概述16710.1.1无线传感器网络时间同步的研究内容16710.1.2无线传感器网络时间同步的研究现状16810.1.3无线传感器网络时间同步的主要技术挑战16910.2无线传感器网络的时间同步机制170参考文献180第11章无线传感器网络的网内信息处理11.1无线传感器网络的网内信息处理概述18211.1.1无线传感器网络网内信息处理的研究内容18211.1.2无线传感器网络网内信息处理的研究现状18311.1.3无线传感器网络网内信息处理的主要技术挑战18411.2无线传感器网络的数据融合技术18411.2.1与路由相结合的数据融合18411.2.2基于反向组播树的数据融合18611.2.3基于性能的数据融合18711.2.4基于移动代理的数据融合18911.3无线传感器网络的数据压缩技术19111.3.1基于排序编码的数据压缩算法19111.3.2分布式数据压缩算法19211.3.3基于数据相关性的压缩算法19411.3.4管道数据压缩算法19411.4无线传感器网络的协作信号信息处理技术19511.4.1网元层的CSIP技术19511.4.2网络层的CSIP技术19611.4.3应用层的CSIP技术19611.4.4CSIP技术展望197参考文献198第12章无线传感器网络的安全技术12.1无线传感器网络的安全问题概述20112.1.1无线传感器网络安全技术的研究内容20112.1.2无线传感器网络安全技术的研究现状20212.1.3无线传感器网络安全技术的主要技术挑战20512.2无线传感器网络的安全问题分析20512.2.1无线传感器网络物理层的安全策略20612.2.2无线传感器网络链路层的安全策略20712.2.3无线传感器网络网络层的安全策略20712.2.4无线传感器网络传输层和应用层的安全策略20912.3无线传感器网络的密钥管理和入侵检测技术20912.3.1无线传感器网络的密钥管理20912.3.2无线传感器网络的入侵检测技术211参考文献214第4篇无线传感器网络的自组织管理技术第13章无线传感器网络的节点管理13.1无线传感器网络的节点管理概述21613.1.1无线传感器网络节点管理的研究内容21613.1.2无线传感器网络节点管理的研究现状21713.1.3无线传感器网络节点管理的主要技术挑战21813.2无线传感器网络的节点休眠/唤醒机制21813.2.1PEAS算法21813.2.2基于网格的调度算法21913.2.3基于局部圆周覆盖的节点休眠机制22013.2.4基于随机休眠调度的节能机制22113.3无线传感器网络的节点功率管理22213.3.1动态功率管理和动态电压调节22213.3.2基于节点度的算法22413.3.3基于邻近图的算法22413.3.4基于二分法的功率控制22413.3.5网络负载自适应功率管理算法226参考文献227第14章无线传感器网络的资源与任务管理14.1无线传感器网络的资源与任务管理概述22914.1.1无线传感器网络资源与任务管理的研究内容22914.1.2无线传感器网络资源与任务管理的研究现状23014.1.3无线传感器网络资源与任务管理的主要技术挑战23014.2无线传感器网络的资源管理技术23114.2.1自组织资源分配方式23114.2.2计算资源分配23214.2.3带宽资源分配23514.3无线传感器网络的任务管理技术23714.3.1任务分配23714.3.2任务调度23914.3.3负载均衡243参考文献245第15章无线传感器网络的数据管理15.1无线传感器网络的数据管理概述24815.1.1无线传感器网络数据管理的研究内容24815.1.2无线传感器网络数据管理的研究现状24915.1.3无线传感器网络数据管理的主要技术挑战24915.2无线传感器网络的数据管理系统25015.2.1TinyDB系统25015.2.2Cougar系统25115.2.3Dimensions系统25215.3无线传感器网络数据管理的基本方法25315.3.1数据模式25315.3.2数据存储25415.3.3数据索引25515.3.4数据查询257参考文献260第16章无线传感器网络的部署、初始化和维护管理16.1无线传感器网络的部署、初始化和维护管理概述26116.1.1无线传感器网络部署、初始化和维护管理的研究内容26116.1.2无线传感器网络部署、初始化和维护管理的研究现状26216.1.3无线传感器网络部署、初始化和维护管理的主要技术挑战26316.2无线传感器网络的部署技术26416.2.1采用确定放置的部署技术26416.2.2采用随机抛撒且节点不具移动能力的部署技术26516.2.3采用随机抛撒且节点具有移动能力的部署技术26516.3无线传感器网络的初始化技术26616.3.1UDG模型26616.3.2基于MIS的初始化算法26616.3.3基于MDS的初始化算法26816.4无线传感器网络的维护管理技术27016.4.1覆盖与连接维护技术27016.4.2性能监测技术271参考文献272第5篇无线传感器网络的开发与应用第17章无线传感器网络的仿真技术17.1无线传感器网络的仿真技术概述27517.1.1网络仿真概述27517.1.2无线传感器网络仿真研究概述27517.2常用网络仿真软件27617.2.1OPNET简介27617.2.2NS27917.2.3TOSSIM28017.3OMNeT++仿真软件28117.3.1OMNeT++概述28117.3.2NED语言28217.3.3简单模块/复合模块28717.3.4消息29017.3.5类库29117.4仿真示例296参考文献303第18章无线传感器网络的硬件开发18.1无线传感器网络的硬件开发概述30418.1.1硬件系统的设计特点与要求30418.1.2硬件系统的设计内容30418.1.3硬件系统设计的主要挑战30518.2传感器节点的开发30518.2.1数据处理模块设计30518.2.2换能器模块设计30718.2.3无线通信模块设计30718.2.4电源模块设计30918.2.5外围模块设计30918.3传感器节点原型的开发实例Mica31018.3.1Mica系列节点简介31018.3.2Mica系列处理器/射频板设计分析31318.3.3Mica系列传感板设计分析31518.3.4编程调试接口板介绍317参考文献318第19章无线传感器网络的操作系统19.1无线传感器网络操作系统概述32019.1.1无线传感器网络操作系统的设计要求32019.1.2几种典型的无线传感器网络操作系统介绍32119.1.3无线传感器网络操作系统设计的主要技术挑战32119.2TinyOS操作系统32219.2.1TinyOS的设计思路32219.2.2TinyOS的组件模型32219.2.3TinyOS的通信模型32419.3基于TinyOS的应用程序运行过程解析32419.3.1Blink程序的配件分析32519.3.2BlinkM模块分析32719.3.3ncc编译nesC程序的过程32919.3.4Blink程序的运行跟踪解析32919.3.5TinyOS的任务调度机制的实现33819.3.6TinyOS的事件驱动机制的实现34219.4TinyOS的使用34619.4.1TinyOS的安装34619.4.2创建应用程序34819.4.3使用TOSSIM仿真调试应用程序34819.4.4使用TinyViz进行可视化调试34919.4.5将应用程序导入节点运行350参考文献351第20章无线传感器网络的软件开发20.1无线传感器网络软件开发概述35320.1.1无线传感器网络软件开发的特点与设计要求35320.1.2无线传感器网络软件开发的内容35420.1.3无线传感器网络软件开发的主要技术挑战35520.2nesC编程语言35520.2.1nesC语言介绍35520.2.2nesC的语法规范35620.2.3nesC应用程序开发36420.3无线传感器网络的应用软件开发36720.3.1无线传感器网络的编程模式36720.3.2无线传感器网络的中间件设计37020.3.3无线传感器网络的服务发现372参考文献373第21章无线传感器网络应用于环境监测21.1环境监测应用概述37521.1.1环境监测应用的场景描述37521.1.2环境监测应用中无线传感器网络的体系架构37521.2关键技术37721.2.1节点部署37721.2.2能量管理37721.2.3通信机制37821.2.4任务的分配与控制37921.2.5数据采样与收集37921.3无线传感器网络用于环境监测的实例38021.3.1公路交通监测38021.3.2建筑物健康状况监测38421.3.3“狼群计划”385参考文献387第22章无线传感器网络应用于目标追踪22.1目标追踪应用概述38822.1.1目标追踪应用的场景描述38822.1.2目标追踪应用的特点与技术挑战38822.1.3目标追踪应用中的无线传感器网络系统架构38922.2无线传感器网络用于目标追踪的关键技术39022.2.1追踪步骤39022.2.2追踪算法39222.2.3面向目标追踪的网络布局优化40022.3基于无线传感器网络的车辆追踪系统实例40222.3.1系统架构40222.3.2关键问题40322.3.3关键技术404参考文献407附录英汉缩略语对照表410
