正版全新无线传感器网络原理及应用陈小平陈红仙檀永东南大学出版社9787564170882 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈小平，陈红仙，檀永 著

图书标签:

• 无线传感器网络
• 传感器网络
• WSN
• 原理
• 应用
• 陈小平
• 东南大学出版社
• 通信技术
• 物联网
• 嵌入式系统

店铺： 佳期如梦图书专营店

出版社： 东南大学出版社

ISBN：9787564170882

商品编码：29688184200

页数：258

图书基本信息
书名：	无线传感器网络原理及应用
丛书名：
作者/主编：	陈小平，陈红仙，檀永
出版社：	东南大学出版社
ISBN号：	9787564170882
出版年份：	2017年4月

版次：	第1版
总页数：	258页
开本：	16
图书定价：	48元
实际重量：	0.44kg
新旧程度：	正版全新

1无线传感器网络概述

1.1引言

1.2传感器网络的体系结构

1.2.1传感器网络的架构

1.2.2传感器网络结点的结构

1.2.3传感器网络的结构

1.3传感器网络的特征

1.3.1与现有无线网络的区别

1.3.2与现场总线的区别

1.3.3传感器结点的限制条件

1.3.4组网特点

1.4传感器网络的应用领域

1.4.1军事领域

1.4.2工业领域

1.4.3农业领域

1.4.4家庭与健康领域

1.4.5环境保护领域

1.4.6其他领域

1.5传感器网络的发展历史

1.5.1计算设备的演化历史

1.5.2无线传感器网络的发展过程

1.5.3我国传感器网络的发展情况

1.6无线传感器网络技术的未来挑战与展望

1.6.1无线传感器网络技术的未来挑战

1.6.2展望

参考文献

2传感器简介

2.1传感器概述

2.1.1传感器的定义和作用

2.1.2传感器的组成

2.1.3传感器的分类

2.2常见传感器的类型介绍

2.2.1能量控制型传感器

2.2.2能量转换型传感器

2.2.3集成与智能传感器

2.3传感器的一般特性和选型

2.3.1传感器的一般特性

2.3.2传感器选型的原则

2.4微型传感器示例

2.4.1DSl8820数字式温度传感器

2.4.2温湿度传感器SHTlx／7x

参考文献

3无线传感器网络的组网基础

3.1物理层

3.1.1物理层概述

3.1.2传感器网络物理层的设计

3.2MAC子层及协议

3.2.1MAC子层

3.2.2MAC协议概述

3.2.3IEEE802.11MAC协议

3.2.4典型MAC协议：S—MAC协议

3.3路由协议

3.3.1路由协议概述

3.3.2地理位置路由协议

3.3.3定向扩散路由协议

参考文献

4无线传感器网络的关键技术

4.1时问同步机制

4.1.1传感器网络的时间同步机制

4.1.2传感器网络时间同步协议

4.2定位技术

4.2.1传感器网络结点定位问题

4.2.2基于测距的定位技术

4.2.3非测距的定位技术

4.2.4定位的典型应用

4.3能量管理

4.3.1能量管理的意义

4.3.2传感器网络的电源节能方法

4.3.3动态能量管理

参考文献

5无线传感器网络的数据融合与安全机制

5.1数据融合

5.1.1多传感器数据融合概述

5.1.2传感器网络中数据融合的作用

5.1.3数据融合技术的分类

5.1.4数据融合的主要方法

5.1.5传感器网络应用层的数据融合示例

5.2安全机制

5.2.1安全概述

5.2.2安全攻击

5.2.3SPINS安全解决方案

5.2.4安全管理

参考文献

6无线传感器网络的技术标准

6.1无线传感器网络技术标准的意义

6.2IEEE1451系列标准

6.3IEEE802.15.4标准

6.3.1概述

6.3.2IEEE802.15.4网络简介

6.3.3物理层

6.3.4MAC子层

6.3.5符合IEEE802.15.4标准的无线传感器网络实例

6.4ZigBee协议标准

6.4.1ZigBee概述

6.4.2ZigBee网络层规范

6.4.3ZigBee软件的设计开发

参考文献

7CC253x系列射频收发微控制器

7.1CC253x系列射频收发微控器简介

7.1.1CPU和内存

7.1.2时钟和电源

7.1.3外设

7.1.4无线模块

7.2AES协处理器

7.2.1AES操作

7.2.2密钥和IV

7.2.3填充输入数据

7.2.4AES协处理器和CPU通信

7.2.5工作模式

7.2.6CBC—MAC模式

7.2.7CCM模式

7.2.8层之间共享AES协处理器

7.2.9AES中断

7.2.10AESDMA触发

7.2.11AES寄存器

7.3定时器2(MAC定时器)

7.3.1定时器操作

7.3.2中断

7.3.3事件输出(DMA触发和(2SP事件)

7.3.4定时器启动／停止同步

7.3.5定时器2的寄存器

7.4无线模块

7.4.1RF内核

7.4.2FIF0访问

7.4.3DMA

7.4.4存储器映射

7.4.5频率和通道编程

7.4.6IEEE802.15.4—2006调制格式

7.4.71EEE802.15.4—2006帧格式

7.4.8发送模式

7.4.9接收模式

7.4.10RXFIFO访问

7.4.11无线模块控制状态机制

7.4.12随机数的产生

7.4.13数据包分析器和无线模块测试输出信号

7.4.14命令选通／CSMA—CA处理器

7.4.15寄存器

8无线传感器网络应用

8.1汽车道闸控制

8.1.1概述

8.1.2道闸控制的无线通信技术方案

8.1.3道闸控制的硬件设计

8.1.4道闸控制的软件设计

8.1.5实验结果与分析

8.2城市照明监控

8.2.1研究内容

8.2.2城市照明监控设计方案

8.2.3城市照明监控的硬件设计

8.2.4城市照明监控的嵌入式软件设计

8.2.5城市照明监控测试

8.3高压输电线监测

8.3.1概述

8.3.2高压输电线故障监测设计方案

8.3.3高压输电线故障监测的硬件设计

8.3.4高压输电线故障监测的嵌入式软件设计

8.3.5实验结果

参考文献

附录中英文术语对照表

《无线传感器网络原理及应用》根据通信工程的教学需要和无线传感器网络技术的新发展及其应用编写。
　　《无线传感器网络原理及应用》主要内容有无线传感器网络的基本概念，传感器网络的通信与组网技术、支撑技术，重点阐述传感器网络协议的技术标准和传感器网络的常用开发环境以及射频收发微控制器CC253x，后介绍具有实际工程背景的应用例子。
　　《无线传感器网络原理及应用》可供通信工程、电子信息工程、计算机网络、自动化等本科生及研究生，工程技术开发人员参考使用。

无线传感器网络：构建智能世界的基石 想象一下，我们生活在一个由无数微小、智能的“触角”组成的网络中。这些“触角”遍布城市的每一个角落，潜入深邃的海洋，监测着农田的土壤，甚至悄无声息地守护着我们的健康。它们不仅能够感知周围的环境，还能将收集到的信息实时传递，协同工作，共同构建一个更加智能、高效、安全的世界。这就是无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）所描绘的未来图景，也是当下正在迅速发展的关键技术。 无线传感器网络，顾名思义，是由大量分布在空间中的微型传感器节点组成，它们能够通过无线方式进行通信，共同协作完成对物理世界特定区域的监测和信息采集。与传统的有线传感器网络相比，WSNs具有部署灵活、成本低廉、易于扩展、可适应性强等显著优势，使其在众多领域展现出巨大的应用潜力。 核心构成与工作原理：感知、通信与协作的交响曲 一个典型的无线传感器网络由以下几个核心部分构成： 传感器节点（Sensor Nodes）： 这是WSNs的基本单元，通常体积小巧，集成度高，包含四个主要模块： 传感模块（Sensing Module）： 负责采集物理世界的信息，如温度、湿度、光照、压力、声音、振动、化学物质浓度等。传感器种类繁多，可以根据具体应用需求进行选择和组合。 处理模块（Processing Module）： 通常由一个微控制器（MCU）组成，负责对采集到的原始数据进行初步处理、过滤、压缩，并协调节点的运行。 通信模块（Communication Module）： 负责节点之间以及节点与基站之间的无线数据传输。通常采用低功耗的无线通信协议，如Zigbee、Bluetooth Low Energy (BLE)、LoRa等。 能源模块（Power Module）： 为节点提供能量，通常采用电池供电，并尽可能采用能量收集技术（如太阳能、振动能）来延长节点寿命。 基站/汇聚节点（Base Station/Sink Node）： 位于WSN的边缘，负责接收来自所有传感器节点的数据，并将这些数据进行汇总、分析，最终通过有线或无线方式传输到用户或应用程序。基站通常拥有更强大的处理能力和通信能力。 网络管理系统（Network Management System）： 负责对整个WSN进行配置、监控、维护和数据分析。它可以管理节点的加入与退出、监测节点状态、优化网络性能、处理异常情况等。 WSNs的工作原理可以概括为“感知-通信-协作”的循环。传感器节点首先通过传感模块采集环境信息；接着，处理模块对采集到的数据进行加工；然后，通信模块将处理后的数据发送出去，可能通过多跳路由的方式传输到基站；在传输过程中，节点之间会根据预设的算法进行协作，例如选择最优的通信路径，避免数据冲突，以及在能量受限的情况下合理分配资源。基站接收到数据后，再将其传输给用户或应用进行进一步的分析和决策。 关键技术挑战与解决方案：在复杂环境中稳定运行 尽管WSNs前景广阔，但在实际应用中也面临着诸多技术挑战，主要集中在以下几个方面： 能量受限（Energy Constraint）： 传感器节点通常体积小、成本低，导致其能量来源有限，电池寿命是制约WSNs规模和寿命的关键因素。 解决方案： 低功耗硬件设计： 采用低功耗的MCU、传感器和通信芯片。 能量感知路由协议： 设计能够考虑节点剩余能量的路由算法，将数据优先传输给能量充足的节点，避免能量耗尽的节点成为网络瓶颈。 睡眠/休眠机制： 让传感器节点在非工作时段进入低功耗的睡眠或休眠状态，定时唤醒进行数据采集和通信。 能量收集（Energy Harvesting）： 利用环境中的能量（如太阳能、光能、振动能、射频能）为节点供电，实现能量自给自足。 有限的计算能力和存储能力（Limited Computation and Storage）： 传感器节点通常配置低功耗、低成本的微处理器，其计算和存储能力非常有限，无法进行复杂的信号处理和大数据存储。 解决方案： 分布式数据处理： 将数据处理任务分解到各个节点，就近完成初步的数据过滤和聚合，减少传输到基站的数据量。 数据压缩和编码技术： 在节点端对数据进行压缩，减少通信开销。 智能决策与协同： 利用分布式算法，让节点之间协同完成决策任务，而不是将所有数据都发送到中央节点进行处理。 有限的通信带宽和不可靠的无线链路（Limited Communication Bandwidth and Unreliable Wireless Links）： 无线通信容易受到干扰，存在丢包、时延等问题，同时通信带宽也相对有限。 解决方案： 高效的MAC层和网络层协议： 设计低开销、高效率的介质访问控制（MAC）和路由协议，如LEACH、TEEN、APTEEN等，以适应WSNs的特点。 鲁棒的通信机制： 采用差错控制、重传机制等提高通信的可靠性。 多跳路由： 利用网络中的其他节点作为中继，将数据传输到目标节点，提高覆盖范围和连接性。 网络拓扑的动态性（Dynamic Network Topology）： 传感器节点可能因能量耗尽、故障或环境变化而离线，导致网络拓扑不断变化。 解决方案： 自组织和自适应能力： WSNs应具备自组织能力，能够动态发现和连接新的节点，并适应网络拓扑的变化。 动态路由更新： 路由协议需要能够及时更新路由信息，以适应网络拓扑的变化。 安全性（Security）： WSNs常用于监测敏感信息，面临着数据窃听、篡改、节点伪造等安全威胁。 解决方案： 轻量级加密算法： 采用对计算资源要求较低的加密算法，如ECC（椭圆曲线密码学）。 身份认证和密钥管理： 确保节点身份的真实性，并安全地分发和管理密钥。 入侵检测和防御机制： 部署相应的机制来检测和应对潜在的安全威胁。 应用领域：无处不在的智能感知 无线传感器网络的应用范围极其广泛，几乎渗透到社会生活的方方面面： 环境监测（Environmental Monitoring）： 监测空气质量、水质、土壤湿度、森林火灾、地震活动、火山爆发等，为环境保护和灾害预警提供关键数据。 示例： 在城市中部署空气质量监测节点，实时收集PM2.5、O3等污染物浓度数据，为市民提供健康指导。在森林中部署火灾监测节点，一旦检测到温度异常升高或烟雾，立即报警。 农业监测（Agricultural Monitoring）： 监测农田的温度、湿度、光照、土壤养分等参数，实现精准灌溉、施肥和病虫害防治，提高作物产量和质量，减少资源浪费。 示例： 在温室大棚中部署传感器，实时监测作物生长所需的各项环境指标，自动调节光照、温度和湿度。在大型农场中，传感器数据可用于指导农机进行精准作业。 工业自动化与监测（Industrial Automation and Monitoring）： 监测生产设备的状态、运行参数，预测设备故障，优化生产流程，提高生产效率和安全性。 示例： 在化工厂部署传感器，监测管道的温度、压力和泄漏情况，及时发现安全隐患。在智能工厂中，传感器数据可以驱动自动化生产线，实现柔性制造。 智能家居与楼宇（Smart Home and Building）： 监测室内温度、湿度、光照、人体活动等，实现智能照明、空调控制、安全报警，提升居住舒适度和能源效率。 示例： 智能家居系统可以通过传感器感知家中是否有人，自动调节灯光和空调。门窗传感器可以联动安防系统，一旦非法入侵立即报警。 医疗健康（Healthcare）： 监测病人的生理参数（心率、血压、体温等），实现远程医疗监护、慢性病管理，以及对老年人和残疾人的活动监测。 示例： 可穿戴式传感器可以实时监测病人的心率和血糖，并将数据传输给医生，方便医生进行远程诊断和治疗。 交通管理（Traffic Management）： 监测道路交通流量、车辆速度、停车位占用情况，优化交通信号灯配时，缓解交通拥堵。 示例： 部署在路面下的传感器可以检测车辆通过情况，实时更新交通流量信息，为导航系统提供依据。智能停车系统可以通过传感器指示空闲车位。 军事与国防（Military and Defense）： 用于战场侦察、目标跟踪、边境巡逻、危险区域监测等。 示例： 在边境地区部署传感器网络，实时监测非法越境活动。在危险区域部署传感器，监测放射性物质或化学武器的存在。 未来展望：迈向万物互联的智能时代 无线传感器网络作为物联网（Internet of Things, IoT）的关键组成部分，其发展正以前所未有的速度向前推进。随着传感器技术、通信技术、微电子技术和能源技术的不断进步，WSNs将变得更加微型化、智能化、网络化和能量自主化。 未来，我们可以预见： 更高的集成度与更低的成本： 传感器节点将变得更加微小，集成了更多功能，且成本进一步降低，使得大规模部署成为可能。 更强大的智能化与自适应能力： 节点将具备更强的边缘计算能力，能够在本地进行更复杂的分析和决策，并能更好地适应复杂多变的环境。 更广泛的连接性与互操作性： WSNs将与其他网络（如5G、Wi-Fi、蓝牙）更紧密地集成，实现更广泛的互联互通。 更高的能源效率与更长的生命周期： 能量收集技术将更加成熟，节点将能够实现更长时间的自主运行。 更完善的安全保障： 针对WSNs的攻击手段将不断出现，但同时安全防护技术也将同步发展，为网络提供更可靠的保障。 无线传感器网络不仅仅是一项技术，它正在重塑我们感知和互动世界的方式，为构建一个更加智能、高效、可持续的未来奠定坚实的基础。从宏观的环境监测到微观的健康管理，从繁忙的城市交通到宁静的农田，WSNs正以其无处不在的“触角”，为我们描绘着一幅充满无限可能的智能生活画卷。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对古典音乐一直抱着敬而远之的态度，总觉得那些复杂的曲式结构和长达几十分钟的交响乐听起来很费劲，直到我读了《巴赫的密码：对位法与数字的和谐》。这本书完全颠覆了我对古典音乐的刻板印象。作者的叙事能力简直一流，他把巴赫那些精妙的复调音乐，比如赋格曲，描绘成了一场智力与情感的巅峰对决。书中并没有直接播放音乐，而是用极其清晰的图解和逐句的乐理分析，告诉我们每一个声部是如何像精密的齿轮一样相互咬合、独立又统一地推进的。最让我茅塞顿开的是关于“黄金分割”在巴赫作品结构中的应用分析，原来这些音乐不仅是情感的流淌，更是数学上完美的建筑。阅读过程中，我忍不住去查找那些被提及的乐章进行试听，那种“原来如此”的顿悟感是无与伦比的。这本书的价值在于，它提供了一把钥匙，让我们不再是旁观者，而是能够洞察音乐内部构造的深度聆听者。它让巴赫从遥远的历史人物，变成了一位令人肃然起敬的逻辑大师和情感诗人。

评分☆☆☆☆☆

我的专业是建筑设计，最近一直在思考如何在新技术背景下重拾对材料本质的理解，因此我入手了《石头的记忆：从采石场到摩天大楼》。这本书的视角极为独特，它几乎完全抛开了结构力学，转而聚焦于岩石矿物学与人文历史的交汇点。作者用一种近乎诗意的语言描述了花岗岩、大理石乃至页岩的形成过程，那种历经亿万年地质挤压和变迁的宏大叙事，让人类短暂的建造历史显得如此渺小而珍贵。书中有一个章节专门讨论了文艺复兴时期意大利工匠如何通过对特定石材纹理的预判，来决定石块的切割角度，以确保雕塑的最终形态，这种对手工技艺的尊重和细致入微的描述，让人深感震撼。它成功地将地质学、艺术史和工程学编织成了一张复杂的网。对于我们这些习惯了混凝土和玻璃的现代设计师来说，这本书提供了一种必要的回溯——提醒我们，真正的永恒建筑，首先是与大地精神的契合。它不是一本设计手册，而是一部关于如何“倾听”建筑基石的哲学指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《宇宙的奥秘：从量子到星系》简直是天文爱好者的福音！我花了整整一个周末才把前三章啃完，里面的内容深度和广度都超乎我的想象。作者用非常生动幽默的笔触，把那些晦涩难懂的物理概念，比如量子纠缠和时空弯曲，讲得像是在听一个精彩绝伦的科幻故事。最让我印象深刻的是它对暗物质和暗能量的探讨，不是那种干巴巴的理论堆砌，而是真正勾起了我对于宇宙尽头的好奇心。书中配的那些高清的哈勃望远镜图片，简直是艺术品级别的视觉盛宴，每次翻到都会忍不住惊叹人类探索精神的伟大。对于初学者来说，它提供了坚实的理论基础，但即便是资深天文爱好者，也能从中找到很多值得深思的新颖见解。特别是关于费米子和玻色子的行为分析部分，作者竟然能结合日常生活中的例子来类比，一下子就让那些原本遥不可及的粒子世界变得触手可及了。这本书绝不是那种读完就扔的快餐读物，我打算把它放在床头，时不时翻开看看，每次都会有新的领悟。它成功地让我重新仰望星空时，感受到的不再是冰冷的距离，而是充满了智慧与未解之谜的活力。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究现代社会学中的“数字鸿沟”问题，偶然翻到了这本《无声的连接：移动互联网时代的社会流动性重塑》。这本书的分析角度非常独特，它没有停留在单纯的数据罗列上，而是深入挖掘了技术接入差异背后隐藏的文化资本和经济结构性不平等。作者对“弱连接”和“强连接”在信息获取不对称性中的作用进行了非常精妙的建模，我尤其欣赏她对老年群体在使用智能设备时所遇到的认知负荷障碍的细致观察。那一部分的案例研究，基于对几个不同省份的社区访谈，真实得让人心疼，揭示了政策制定者在推广新技术时常忽略的人性化细节。这本书的行文风格非常严谨，充满了社会学特有的批判性思维，但又不失人文关怀，绝不是那种高高在上的学术腔调。我发现，很多我原以为是个人选择的问题，在作者的梳理下，都指向了更宏大的社会机制。读完后，我重新审视了自己每天习以为常的线上交流方式，开始思考：我所便利的生活，是否恰恰成为了某些群体的无形枷锁？强烈推荐给所有关注社会公平和技术伦理的朋友们。

评分☆☆☆☆☆

《舌尖上的故土：中国传统食材的地理密码》这本书，简直是一部关于风土人情的“移动美食百科全书”。我不是一个严格的美食家，但我对地域文化和历史变迁特别感兴趣，这本书完美地结合了两者。它不是教你做菜，而是追溯那些我们餐桌上最常见食材的“前世今生”。比如，书中详细考证了某种特定地域的辣椒品种是如何随着丝绸之路的延伸而改变其辣度和风味的，这种跨学科的叙事手法非常引人入胜。作者的笔触充满了烟火气，他会花费大篇幅去描写某个山村里农户采摘特定草药时的古老仪式，以及这种仪式如何被纳入现代的“非遗”保护范畴。我特别喜欢他对“物候学”的引用，将气候、土壤和人类劳作三者的关系解释得非常透彻，让人理解了“一方水土养一方人”绝非虚言。读完后，我每次去菜市场都会多停留几分钟，不再只是关注价格，而是好奇这些食材是从哪里来，经历了怎样的旅程才到达我的手中。这本书让我对“吃”这件事，产生了一种前所未有的敬畏之心。