無線傳感網(wǎng)絡及其在工業(yè)領(lǐng)域應用研究
定 價:55 元
- 作者:魏凱斌 著
- 出版時間:2018/3/1
- ISBN:9787564741983
- 出 版 社:電子科技大學出版社
- 中圖法分類:TP212
- 頁碼:258
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《無線傳感網(wǎng)絡及其在工業(yè)領(lǐng)域應用研究》針對工業(yè)環(huán)境的特點和工業(yè)監(jiān)控的實際需求,總結(jié)了工業(yè)應用對無線傳感器網(wǎng)絡的具體要求,分析了無線傳感器網(wǎng)絡的特點,根據(jù)這些特點結(jié)合工業(yè)需求,總結(jié)出了生產(chǎn)過程監(jiān)控、物流監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控和設備監(jiān)控等典型的工業(yè)應用。
針對這些工業(yè)應用,《無線傳感網(wǎng)絡及其在工業(yè)領(lǐng)域應用研究》分析了將無線傳感器網(wǎng)絡應用于工業(yè)中的難點,提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡的解決方案并優(yōu)化軟硬件設計,使其不僅適合工業(yè)應用,而且具備了更長的網(wǎng)絡生命周期。
最后,《無線傳感網(wǎng)絡及其在工業(yè)領(lǐng)域應用研究》以某企業(yè)的實際應用為例,詳細分析和闡述了無線傳感器網(wǎng)絡的軟硬件設計方案。
無線傳感器網(wǎng)絡由大量低成本、低功耗的微型傳感器節(jié)點通過自組織方式連接而成,能夠?qū)崟r感知、監(jiān)測和采集覆蓋區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境信息,并進行處理后報告給感興趣的用戶。無線傳感器網(wǎng)絡具有部署靈活、可靠性強、擴展方便、經(jīng)濟性好等特點,在軍事安全、工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景,受到學術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。
無線傳感器網(wǎng)絡往往應用在惡劣的外部環(huán)境或無人區(qū)域,能量通常是由千電池或紐扣電池來提供,很難進行補充,所以進行節(jié)能設計并提高整體網(wǎng)絡的最大生命周期將是一個重要的研究課題。筆者對此進行研究,主要圍繞多基站最大生命周期模型、路由節(jié)能算法以及節(jié)點故障診斷等關(guān)鍵技術(shù)展開,最后在對無線傳感器網(wǎng)絡軟硬件平臺研究的基礎(chǔ)上設計了一個節(jié)能高效原型系統(tǒng)。
本書針對工業(yè)環(huán)境的特點和工業(yè)監(jiān)控的實際需求,總結(jié)了工業(yè)應用對無線傳感器網(wǎng)絡的具體要求,分析了無線傳感器網(wǎng)絡的特點,根據(jù)這些特點結(jié)合工業(yè)需求,總結(jié)出了生產(chǎn)過程監(jiān)控、物流監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控和設備監(jiān)控等典型的工業(yè)應用。針對這些工業(yè)應用,本書分析了將無線傳感器網(wǎng)絡應用于工業(yè)中的難點,提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡的解決方案并優(yōu)化軟硬件設計,使其不僅適合工業(yè)應用,而旦具備了更長的網(wǎng)絡生命周期。最后,本書以某企業(yè)的實際應用為例,詳細分析和闡述了無線傳感器網(wǎng)絡的軟硬件設計方案。
本書得到甘肅省高等學?蒲许椖俊盎赪SN的鐵路平交道口預警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究(N0.2013B-078)”和甘肅省科技計劃項目“基于無線傳感網(wǎng)絡的智慧交通數(shù)據(jù)傳輸體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究”的資助,項目編號為1610RJZE135。
魏凱斌,甘肅天水人,現(xiàn)為天水師范學院電子信息與電氣工程學院副教授。
主要從事計算機軟件與理論、無線傳感網(wǎng)絡、智能信息處理等方面的教學和研究工作主持或參與多項省部級、地廳級科研項目。
出版圖書兩部。
在省級以上期刊發(fā)表研究論文十余篇。
第一章 無線傳感網(wǎng)絡的概述
第一節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡的定義及特點
一、無線傳感器網(wǎng)絡的定義
二、無線傳感器網(wǎng)絡的特點
第二節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡的發(fā)展歷程
一、無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展歷程
二、無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的研究重點
三、無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢
第三節(jié) 無線傳感器網(wǎng)絡的現(xiàn)狀
一、無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)體系及其發(fā)展現(xiàn)狀
二、基于無線傳感器網(wǎng)絡的應用系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
第四節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡的主要應用領(lǐng)域
一、工業(yè)控制
二、智能家居
三、環(huán)境監(jiān)測
四、精細農(nóng)業(yè)
五、軍事應用
第二章 IEEE 802.15.4標準與ZigBee協(xié)議規(guī)范
第一節(jié) IEEE 802.15.4協(xié)議概要
一、無線傳感器網(wǎng)絡
二、無線傳感器網(wǎng)絡和IPv60ver IEEE 802.15.4協(xié)議
三、IPv6over IEEE 802.15.4協(xié)議的技術(shù)特點
四、嵌入式IPv6協(xié)議棧的設計
第二節(jié) ZigBee協(xié)議棧
一、什么是ZigBee
二、ZigBee的技術(shù)特點
三、ZigBee和IEEE 802.15.4的關(guān)系(如圖2-3所示)
四、ZigBee與其他無線網(wǎng)絡標準的比較
五、ZigBee的應用范圍
六、ZigBee協(xié)議棧
七、ZigBee網(wǎng)絡層的實現(xiàn)
第三節(jié) 超幀及802.15.4CSMA CA信道訪問機制
一、ZigBee中的超幀結(jié)構(gòu)
二、MAC層信道訪問機制SCMA CA
三、應答重傳機制
四、CSMA/CA機制
五、BEB機制
六、RTS/CTS模式
七、物理載波監(jiān)聽和虛擬載波監(jiān)聽
八、DIFS、SIFS與Slot Time
第三章 無線傳感網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡的節(jié)點結(jié)構(gòu)
一、典型節(jié)點
二、節(jié)點組成
三、節(jié)點特性
第二節(jié) 無線傳感器的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
一、傳感器節(jié)點
二、匯聚節(jié)點
三、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)
第三節(jié) 跨層設計方法
一、WMN典型結(jié)構(gòu)與特點
二、WMN主要網(wǎng)絡協(xié)議或算法設計對跨層設計的要求
三、多媒體業(yè)務OoS保證對跨層設計的要求
四、WMN跨層設計原則與方法
五、WMN跨層設計中亟待深入研究的問題
第四章 無線傳感網(wǎng)絡定位及測距技術(shù)
第一節(jié) 定位技術(shù)(追蹤)
一、無線傳感器網(wǎng)絡定位技術(shù)基本概念
二、主要的定位方法
三、基于測距的算法
第二節(jié) 測距技術(shù)
一、無線傳感器網(wǎng)絡中的測距方法
二、TOF測距方法原理
第三節(jié) 非測距定位技術(shù)
一、基于非測距的算法概述
二、DV-Hop定位算法
三、新型WSN定位研究分析
四、研究前景與應用分析
第五章 無線傳感網(wǎng)絡的安全性技術(shù)
第一節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡中的安全機制
一、無線傳感器網(wǎng)絡安全的基本理論
二、無線傳感器網(wǎng)絡的安全機制
三、無線傳感器網(wǎng)絡運行的操作系統(tǒng)
四、鏈路層加密方案——Tinvos的安全防護措施
五、無線傳感器網(wǎng)絡安全綜合解決方案
第二節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡的入侵檢測技術(shù)
一、無線傳感器網(wǎng)絡可能遇到的入侵形式
二、典型的入侵檢測方法
三、無線傳感器網(wǎng)絡中入侵檢測的體系結(jié)構(gòu)
四、無線傳感器網(wǎng)絡中典型檢測算法
第三節(jié) 無線傳感器網(wǎng)絡中的密鑰管理
一、無線傳感器網(wǎng)絡密鑰管理的基本要求
二、無線傳感器網(wǎng)絡的密鑰管理方案
三、密鑰預分配方案
四、無線傳感器網(wǎng)絡密鑰管理的深入探討
第六章 構(gòu)建面向工業(yè)應用的無線傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)模型
第一節(jié) 工業(yè)領(lǐng)域中的無線傳感網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設計
一、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計
二、網(wǎng)絡自組織方法
三、多數(shù)據(jù)匯集點網(wǎng)絡傳輸實現(xiàn)
四、性能評價
第二節(jié) 工業(yè)領(lǐng)域中的無線傳感網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集與分析
一、無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)收集模式
二、數(shù)據(jù)收集方法分類
三、基于時空相關(guān)性的數(shù)據(jù)收集
四、基于壓縮感知的數(shù)據(jù)收集
第七章 設計工業(yè)適用的無線傳感網(wǎng)絡設備
第一節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的設計
一、基于無源技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計
二、基于RFID技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計
第二節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)的設計
一、礦井無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)關(guān)設計
二、面向水環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)關(guān)設計
三、無線傳感器網(wǎng)絡M2M網(wǎng)關(guān)的設計與實現(xiàn)
第三節(jié) 無線傳感網(wǎng)絡后臺監(jiān)控的設計
一、系統(tǒng)監(jiān)控平臺的構(gòu)成
二、監(jiān)控系統(tǒng)后臺軟件的設計與實現(xiàn)
第八章 工業(yè)應用中無線傳感網(wǎng)絡的特點
第一節(jié) 傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)
一、測溫節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)
二、測溫節(jié)點的硬件系統(tǒng)設計
三、測溫節(jié)點的軟件系統(tǒng)設計
四、實際應用
第二節(jié) 頻段選擇
一、MAC協(xié)議與頻段
二、無線傳感器網(wǎng)絡的頻段感知管理
第三節(jié) 收發(fā)芯片選擇
一、無線傳感器網(wǎng)絡中收發(fā)芯片的能量效率
二、收發(fā)芯片系統(tǒng)架構(gòu)
三、收發(fā)芯片選擇
四、國內(nèi)外各大芯片廠商及模塊廠商產(chǎn)品比對
第四節(jié) 天線選擇
一、天線是無線傳感器網(wǎng)絡應用研究的重要問題
二、全向天線和定向天線
三、應用場景分析
第五節(jié) 微處理器芯片選擇
一、選擇微處理器芯片要考慮的需求
二、選擇CPU時需考慮的重要參數(shù)
第六節(jié) 傳感器選擇
一、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型
二、靈敏度的選擇
三、頻率響應特性
四、線性范圍
五、穩(wěn)定性
六、精度
第七節(jié) 總體設計
一、系統(tǒng)需求分析
二、監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計方案
三、軟硬件系統(tǒng)的設計要求
第九章 案例分析
一、系統(tǒng)設計方案
二、系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設計
三、系統(tǒng)軟件設計
四、實際應用測試
參考文獻