無綫傳感器網絡技術原理及應用/21世紀高等學校規劃教材·物聯網 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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許毅，陳立傢，甘浪雄，伍新華 著

圖書標籤:

• 無綫傳感器網絡
• 傳感器網絡
• 物聯網
• 無綫通信
• 嵌入式係統
• 網絡協議
• 數據采集
• 智能感知
• 21世紀高等學校規劃教材
• 計算機科學

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302391616

版次：1

商品編碼：11772105

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 21世紀高等學校規劃教材·物聯網

開本：16開

齣版時間：2015-09-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　《無綫傳感器網絡技術原理及應用/21世紀高等學校規劃教材·物聯網》根據物聯網工程本科專業的發展方嚮和教學需要，結閤無綫網絡傳感器網絡技術的最新發展技術及其應用現狀編寫而成，主要介紹無綫傳感器網絡的基本概念、無綫傳感器網絡開發環境、無綫傳感器網絡拓撲控製與覆蓋技術、無綫傳感器網絡通信與組網技術、無綫傳感器網絡支撐技術、無綫傳感器網絡協議的技術標準、無綫傳感器網絡安全技術，無綫傳感器網絡接入技術、無綫傳感器網絡的應用、無綫傳感器網絡與物聯網等。
　　本書內容豐富、覆蓋麵廣、淺顯易懂，不僅注重基本概念和基礎技術，還強調瞭技術應用和實踐教學內容，力求概念準確、圖文並茂。
　　本書可作為普通高等院校物聯網工程專業的本科教材，主要針對以下閱讀群體：
　　①開設無綫傳感器網絡課程的本科生，涉及的專業包括物聯網工程、計算機和自動化等信息技術類專業；
　　②普通高校的碩士生、博士生(作為無綫傳感器網絡的入門輔導書)；
　　③工程技術開發人員。

前言/序言

沉浸式交互：構建感知世界的全新維度 在信息爆炸的時代，我們對世界的感知能力正經曆著前所未有的變革。過去，信息傳遞主要依賴於人類的感官、文字以及有限的通信技術。然而，隨著科技的飛速發展，一種能夠延伸我們感知邊界，甚至賦予機器“生命”的全新交互模式正在悄然興起，它打破瞭物理世界的限製，將數字世界與真實環境無縫融閤，為我們開啓瞭前所未有的探索與創造空間。 本書並非探討如何構建微小的、自組織的通信網絡，也不是聚焦於如何將大量低功耗設備集成到統一的通信協議中。相反，它將引領您深入探索一個更具顛覆性的領域：沉浸式交互。這個概念的精髓在於，它不再是簡單地“獲取”信息，而是“置身於”信息之中，與數字世界建立起一種前所未有的、多感官的、動態的聯係。 想象一下，您不再是隔著屏幕觀看一段視頻，而是能夠“走入”其中，感受畫麵中的風吹草動，甚至觸碰到虛擬物體。您不再是通過文字理解一個復雜的概念，而是可以通過親身體驗，以一種直觀、深刻的方式將其內化。這種能力，正是沉浸式交互所追求的目標。 1. 觸碰虛幻：感官的延伸與重塑 沉浸式交互的核心在於對人類感官的深度挖掘與巧妙拓展。傳統意義上，我們的視覺和聽覺是信息獲取的主要渠道。然而，隨著技術的發展，觸覺、嗅覺甚至味覺，也逐漸被納入到沉浸式體驗的設計範疇。 1.1 視覺的深度：從二維到多維的飛躍 我們最直觀的沉浸式體驗莫過於視覺的革新。這不再是簡單的三維建模，而是通過精密的渲染技術和光學原理，欺騙我們的大腦，使其相信我們正處於一個真實存在的空間。 虛擬現實 (VR) 的顛覆： VR頭顯的齣現，將我們完全“剝離”齣現實世界的乾擾，將我們“傳送”到一個全新的數字環境中。通過追蹤用戶的頭部和身體運動，VR能夠實現高度的交互性，讓用戶在虛擬世界中自由探索、操作，甚至與其他虛擬角色互動。這種“臨場感”是傳統顯示技術難以比擬的。 增強現實 (AR) 的融閤： AR則更加巧妙地將數字信息疊加到現實世界中，為我們提供瞭“所見即所得”的全新視角。AR眼鏡或移動設備能夠識彆和追蹤現實環境中的物體，並在其上方呈現相關的虛擬信息，例如，在參觀曆史遺跡時，AR可以重現當年的場景；在維修機器時，AR可以顯示詳細的圖紙和操作步驟。AR並非取代現實，而是對現實的“增強”，使得我們在與真實世界交互時，能夠獲得更豐富、更智能的信息支持。 混閤現實 (MR) 的整閤： MR則更進一步，它將VR和AR的優勢融閤，創造齣一種既能感知虛擬物體，又能與現實環境互動的體驗。在MR環境中，虛擬物體不僅可以疊加在現實世界中，還可以與現實物體進行物理上的交互，例如，一個虛擬球體可以被真實的雙手“接住”，甚至可以“滾落”在真實的桌麵。MR技術正在為我們構建一個物理世界與數字世界高度融閤的“賽博空間”。 1.2 聽覺的律動：空間感與細節的還原 聲音在營造沉浸感方麵扮演著至關重要的角色。沉浸式交互不僅僅是視覺的盛宴，更是聽覺的交響。 空間音頻的魔力： 傳統的立體聲隻能提供左右方嚮的聲音信息，而空間音頻技術則能夠模擬聲音在三維空間中的傳播，讓用戶感受到聲音的遠近、方嚮以及位置。這意味著，當虛擬角色在您身後說話時，您能夠清晰地聽到來自背後的聲音，從而極大地增強瞭虛擬世界的真實感和臨場感。 細節的刻畫： 除瞭空間感，沉浸式音頻還注重對聲音細節的還原。從微風拂過的沙沙聲，到雨滴落在不同材質上的細微差異，每一個聲音元素都被精心設計，以求達到逼真的聽覺效果，讓用戶仿佛置身於真實的環境之中。 1.3 觸覺的反饋：模擬真實世界的“觸摸” “觸碰”是人類最直接的交互方式之一。在沉浸式體驗中，觸覺反饋技術的進步，讓我們可以“觸摸”到虛擬世界的物體，從而獲得更深層次的感官體驗。 觸覺手套與控製器： 通過特殊的觸覺手套或手持控製器，我們可以感受到虛擬物體的形狀、紋理、硬度甚至溫度。例如，在模擬遊戲中，玩傢可以感受到射擊時槍械的後坐力；在進行虛擬手術訓練時，醫生可以感受到手術刀切割虛擬組織的阻力。 全身觸覺反饋： 更高級的觸覺反饋係統甚至可以覆蓋全身，通過震動、壓力等方式，模擬身體在虛擬環境中感受到的各種力學反饋，例如，在虛擬的過山車體驗中，可以感受到加速和失重帶來的身體晃動。 2. 交互的革新：從指令到自然 沉浸式交互的另一個核心在於，它將人機交互的方式從傳統的鍵盤、鼠標、觸摸屏，大幅度地推嚮瞭更自然、更直觀的方嚮。 2.1 自然語言理解：與機器“對話” 我們一直以來都在學習如何與機器溝通，但機器也開始學習如何理解我們。自然語言處理 (NLP) 的進步，使得機器能夠理解人類的語言，並作齣相應的迴應。 語音助手與對話係統： 如今，我們可以通過簡單的語音指令來控製智能傢居設備、搜索信息、播放音樂。這些語音助手不再是機械的問答，而是越來越能夠理解上下文，進行更自然的對話，仿佛我們是在與一個懂我們的“夥伴”交流。 文本生成與理解： 隨著大語言模型的崛起，機器在文本生成和理解方麵取得瞭突破性進展，能夠撰寫文章、創作詩歌、甚至進行復雜的邏輯推理。這為更深層次的智能交互奠定瞭基礎。 2.2 手勢與姿態識彆：肢體的語言 我們的肢體語言蘊含著豐富的信息。沉浸式交互技術能夠識彆並解讀我們的手勢、身體姿態，從而實現更直觀的操作。 手勢控製： 無論是VR中的握手、指嚮，還是AR中的拖拽、縮放，手勢控製已經成為許多沉浸式應用的核心交互方式。它擺脫瞭傳統控製器的束縛，讓操作更加自由和流暢。 姿態追蹤： 通過對身體姿態的追蹤，機器能夠瞭解我們的動作意圖，例如，一個簡單的蹲下或跳躍，就可以在虛擬環境中觸發相應的動作。這對於遊戲、運動訓練等領域具有重要意義。 2.3 生物信號的洞察：解讀身體的“心聲” 更前沿的沉浸式交互技術，開始嘗試解讀我們身體內部的信號，從而實現更個性化、更智能的交互。 眼球追蹤： 通過追蹤眼球的運動，我們可以瞭解用戶的注意力焦點，從而優化信息呈現，甚至實現“視綫控製”。例如，在虛擬現實中，我們看嚮某個虛擬物體，該物體就會被選中或激活。 腦機接口 (BCI) 的潛力： BCI技術則更進一步，它能夠直接讀取大腦的神經信號，並將其轉化為機器可理解的指令。雖然目前仍處於早期階段，但BCI有望實現意念控製，為殘障人士提供全新的生活方式，並為人類與機器的交互開闢無限可能。 3. 應用的疆域：重塑生活與工作 沉浸式交互的潛力遠不止於娛樂，它正在深刻地重塑我們的生活、工作與學習方式。 3.1 顛覆性的教育模式：學以緻“踐” 沉浸式技術為教育帶來瞭革命性的變革，讓學習不再是枯燥的理論灌輸，而是生動有趣的實踐體驗。 虛擬實驗室： 學生可以在虛擬實驗室中進行危險或昂貴的實驗，而無需擔心安全問題或成本限製。例如，學習化學的學生可以安全地混閤各種化學試劑，學習物理的學生可以模擬各種力學現象。 曆史場景重現： 通過AR/VR技術，學生可以“穿越”到曆史事件發生的現場，親身感受曆史的厚重，加深對曆史的理解。 技能培訓： 飛行員可以在模擬駕駛艙中進行高強度的訓練，外科醫生可以在虛擬手術颱上反復練習復雜的手術，工人可以遠程學習操作復雜設備的流程。 3.2 創新的設計與工程：從概念到現實的加速 在設計與工程領域，沉浸式技術極大地提高瞭效率和創造力。 虛擬原型： 工程師可以在虛擬環境中構建和測試産品原型，無需耗費大量時間和成本來製造實體模型。他們可以從不同角度審視設計，進行模擬測試，並及時發現和解決潛在問題。 遠程協作： 不同地點的設計師、工程師可以實時在同一個虛擬空間中進行協作，共同審閱設計方案，進行修改和討論，極大地提高瞭團隊的協作效率。 建築可視化： 建築師可以在項目建成之前，通過AR/VR技術嚮客戶展示逼真的建築模型，讓他們能夠身臨其境地感受未來的空間，從而更準確地做齣決策。 3.3 智能化的醫療保健：精準與關懷的結閤 醫療領域正在積極擁抱沉浸式技術，以提升診斷、治療和康復的水平。 手術規劃與導航： 醫生可以通過AR/VR技術，將患者的醫學影像（如CT、MRI）疊加到手術區域，從而實現更精準的手術導航，降低手術風險。 康復訓練： 針對中風、癱瘓等患者，沉浸式技術可以提供趣味性的康復訓練方案，通過遊戲化的方式激勵患者積極參與，提高康復效果。 遠程醫療： AR技術可以幫助醫生遠程指導基層醫生進行診斷和治療，甚至實現遠程會診，將優質醫療資源延伸到更廣泛的地區。 3.4 沉浸式娛樂的升級：超越感官的體驗 當然，沉浸式交互在娛樂領域的應用也是最廣泛和最直觀的。 遊戲體驗的飛躍： VR/AR遊戲已經不再是簡單的操控，而是讓玩傢真正“進入”遊戲世界，與虛擬角色互動，體驗驚險刺激的冒險。 虛擬旅遊與社交： 用戶可以足不齣戶，通過VR技術“遊覽”世界各地的名勝古跡，與遠方的朋友進行虛擬聚會，分享彼此的體驗。 沉浸式電影與錶演： 傳統的觀影模式正在被打破，觀眾可以成為電影故事的一部分，甚至與演員進行互動，體驗前所未有的觀影感受。 結語 沉浸式交互，正以其強大的生命力，不斷拓展我們感知世界的邊界，重塑我們與數字世界、與現實世界互動的方式。它不再是一個遙不可及的概念，而是正在逐步滲透到我們生活的方方麵麵，帶來前所未有的機遇和挑戰。 本書並非為瞭梳理和羅列某個特定領域的通信技術，而是為瞭激發您對這一宏大而令人興奮的領域的深入思考。它希望能夠為您開啓一扇通往未來的大門，讓您認識到，通過對感官的巧妙運用和對交互方式的革新，我們正在構建一個更加智能、更加人性化、更加豐富多彩的“感知世界”。 理解並掌握沉浸式交互的原理與應用，不僅是跟上時代發展的步伐，更是賦予我們創造更美好未來的強大能力。這趟探索之旅，纔剛剛開始。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就透著一股嚴謹勁兒，厚實的紙張，清晰的字體，讓人一看就覺得內容紮實。翻開目錄，裏麵涵蓋瞭從基礎理論到實際應用的方方麵麵，感覺像是給一個完全不懂無綫傳感器網絡（WSN）的小白量身定做的指南。一開始的部分，講到傳感器節點的設計，從硬件選型到功耗優化，都剖析得非常透徹。我尤其喜歡它對不同傳感器類型的對比分析，比如溫度、濕度、光照，以及它們在實際應用場景中的優劣勢，這讓我能根據具體需求快速做齣判斷。接著，關於網絡協議的部分，Zigbee、LoRa、NB-IoT這些主流協議的原理、特點和適用範圍都講得清清楚楚，而且還給齣瞭很多實際案例，比如智能傢居、環境監測、農業物聯網等，讓我能直觀地理解這些技術是如何落地的。書中的圖示和錶格也非常豐富，把復雜的概念變得容易理解，這一點對於初學者來說簡直是福音。讀完前麵幾章，我對WSN的整體架構和關鍵技術都有瞭一個比較全麵的認識，為後續深入學習打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

從技術細節的角度看，這本書的嚴謹性是顯而易見的。它不僅涵蓋瞭WSN的硬件層麵，比如各種傳感器芯片、微控製器、無綫通信模塊的選擇與設計，還深入到瞭軟件層麵，包括嵌入式操作係統的選擇、實時任務調度、以及高效的數據處理算法。我尤其欣賞作者在講解功耗管理策略時所采取的詳盡方式，從硬件的低功耗設計，到軟件的動態電壓頻率調整（DVFS），再到網絡層的休眠喚醒機製，每一個方麵都進行瞭細緻的分析，並給齣瞭量化的評估。對於那些需要設計高度節能的WSN係統的開發者來說，這部分內容無疑是寶貴的財富。此外，書中還涉及瞭數據采集、數據融閤以及數據存儲等關鍵環節，並提齣瞭多種優化方案，旨在最大限度地提高數據的準確性和可用性，同時減少傳輸和存儲的開銷。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書在深入探討WSN的性能優化方麵做得相當齣色。在數據傳輸和路由策略這部分，作者沒有停留在理論層麵，而是花瞭很多篇幅來分析不同路由算法的能耗、延遲和吞吐量之間的權衡。像LEACH、PEGASIS這類經典的算法，不僅講清楚瞭它們的原理，還給齣瞭很多僞代碼和仿真結果，讓我能深刻理解它們是如何工作的。更重要的是，書中還討論瞭如何根據不同的應用場景選擇最優的路由策略，比如在覆蓋範圍要求高的情況下，應該選擇哪種算法；在數據量大的情況下，又該如何進行數據聚閤以減少通信開銷。此外，對於網絡安全問題，這本書也給齣瞭詳細的闡述，從加密、認證到訪問控製，每一個環節都考慮得很周全。它分析瞭WSN麵臨的獨特安全挑戰，比如資源受限的節點、開放的網絡環境等，並提供瞭相應的解決方案。讀到這部分，我纔真正意識到WSN的安全防護有多麼重要，以及背後需要多嚴謹的設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的感受是，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的導師在循循善誘。在一些章節的末尾，作者會提齣一些開放性的問題，引導讀者思考WSN未來發展可能遇到的挑戰和機遇，比如如何應對海量設備的接入、如何實現更強大的自主學習能力、以及如何構建更安全、更可靠的WSN生態係統。這激發瞭我進一步探索的興趣。同時，書中穿插的很多小貼士和注意事項，都來自於實際項目開發中的經驗總結，這些寶貴的“坑”可以幫助我們少走很多彎路。在我看來，這本書對於正在進行WSN畢業設計或相關項目開發的同學來說，具有極高的參考價值。它不僅提供瞭紮實的技術理論基礎，更包含瞭豐富的實踐指導，能夠幫助我們更好地理解和掌握WSN技術，並將其有效地應用於實際問題解決中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排非常閤理，循序漸進，讓我這個對WSN隻有初步瞭解的人也能輕鬆跟上。在介紹完基礎理論和核心技術之後，它很自然地過渡到瞭WSN在各個行業的具體應用。我特彆感興趣的是在智慧城市和智能交通領域的應用案例。書中詳細介紹瞭如何利用WSN來構建智能交通管理係統，比如通過部署大量的傳感器來實時監測交通流量、車輛位置和路況信息，進而實現交通信號燈的智能調度、交通擁堵的預測和疏導等。這讓我看到瞭WSN在提升城市運行效率、緩解交通壓力方麵的巨大潛力。同時，對於智慧醫療的應用，例如通過可穿戴傳感器來監測病人的生理體徵，並將數據實時傳輸到醫療中心，也讓我對WSN在改善健康管理和遠程醫療方麵的作用有瞭更深的認識。這些貼近實際的應用場景，讓書本上的理論知識變得更加鮮活和有意義。