分层无线传感器网络关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王佳昊 著

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• 无线传感器网络
• 分层网络
• 路由协议
• 数据聚合
• 能量管理
• 网络安全
• 关键技术
• 传感器网络
• 无线通信
• 网络优化

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 电子科技大学出版社

ISBN：9787564738563

商品编码：29534841218

包装：平装-胶订

出版时间：2017-01-01

基本信息

书名：分层无线传感器网络关键技术

定价：59.00元

作者：王佳昊

出版社：电子科技大学出版社

出版日期：2017-01-01

ISBN：9787564738563

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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分层结构凭借良好的效率和易于管理等优势成为无线传感器网络中的一个重要分支，在科学研究和实际应用中都受到高度重视。《分层无线传感器网络关键技术》在对分层路由算法归类的基础上比较深入地分析和总结了分层无线传感器网络结构和特点，从安全、效率和应用的角度出发对其中的分层路由、密钥管理、数据融合、节点定位、多目标跟踪和位置隐私6个关键问题进行了深入探讨。汇集了相关内容*典型的代表性成果，并融合外*研究进展进行了总结。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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传感器网络协同感知与资源调度 内容简介 在当今信息爆炸的时代，无论是城市管理、环境监测，还是工业自动化、医疗健康，海量数据的实时获取与高效处理已成为驱动社会进步的关键要素。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）作为一种新兴的信息采集与传输技术，以其部署灵活、成本低廉、覆盖范围广等优势，正以前所未有的速度渗透到各个领域，成为实现万物互联、智能感知的重要基础设施。然而，WSNs在实现其巨大潜力的同时，也面临着固有的挑战：节点能量受限、计算能力有限、通信带宽宝贵，以及海量异构数据带来的处理与融合难题。 本书聚焦于无线传感器网络中的两大核心议题：协同感知与资源调度，旨在深入探讨如何构建更高效、更可靠、更智能的传感器网络系统。我们不仅将梳理现有研究的理论基础与技术脉络，更将着重分析当前面临的实际问题，并提出一系列创新的解决方案。本书内容丰富，涵盖了从理论模型到实际应用的全方位视角，力求为广大从事传感器网络研究、开发及应用的学者、工程师提供一份有价值的参考。 第一部分：传感器网络协同感知 协同感知是传感器网络的核心功能之一，它指的是多个传感器节点通过共享本地观测数据、进行信息融合与协同处理，从而实现比单个节点独立感知更精确、更全面、更鲁棒的目标监测与环境理解。本部分将深入剖析协同感知的关键技术，探讨其在不同场景下的应用潜力。 第一章：协同感知的理论基础与模型 我们将从信息论和统计决策论的视角出发，介绍协同感知的基本概念与理论框架。本章将阐述为何协同感知能够提升感知性能，例如通过降低感知误差、提高检测概率、扩展感知范围等。我们将详细介绍经典的协同感知模型，如基于概率融合的模型（如贝叶斯融合、加权平均）、基于数据域融合的模型（如直接数据融合、特征级融合）以及基于决策级融合的模型。此外，还将介绍不同传感器模型，如二元传感器模型、高斯传感器模型等，并分析其在协同感知中的适用性。我们将探讨协同感知的几个关键性能指标，如感知精度、漏检率、虚警率、覆盖率以及协同增益等，并提供计算这些指标的常用方法。 第二章：分布式协同感知算法 在WSNs中，由于网络规模庞大、通信带宽有限，集中式的协同感知方法往往难以实现。因此，开发高效的分布式协同感知算法至关重要。本章将重点介绍在分布式环境下实现协同感知的各种技术。首先，我们将探讨节点间的协作策略，包括直接数据交换、基于簇头的融合以及邻域协同等。随后，我们将深入研究分布式信息融合算法，如基于迭代通信的分布式卡尔曼滤波、分布式粒子滤波以及基于邻域相似性度量的融合方法。此外，本章还将介绍一些针对特定感知任务的分布式算法，例如在目标跟踪、事件检测和环境监测等场景下的协同感知技术。我们将讨论分布式协同感知在处理传感器故障、节点失效以及通信中断等不确定性因素时的鲁棒性问题。 第三章：协同感知中的数据压缩与传输 无线传感器网络的通信资源极其宝贵，直接传输原始感知数据往往会迅速消耗节点能量并导致网络拥塞。因此，在协同感知过程中，如何有效地对数据进行压缩并进行高效传输是必须解决的关键问题。本章将介绍多种数据压缩技术，包括无损压缩（如霍夫曼编码、算子编码）和有损压缩（如基于变换域的压缩、量化压缩、预测编码）。我们将重点关注针对传感器数据的特定压缩技术，例如稀疏表示、感知编码以及低秩近似等。在传输方面，本章将探讨最优的传输策略，包括数据聚合、路由选择以及功率控制等，以最小化能量消耗和通信延迟。此外，还将介绍一些面向协同感知的数据传输协议，以及如何在数据压缩和传输过程中权衡感知质量与资源消耗。 第四章：协同感知在特定领域的应用 本章将通过具体的应用案例，展示协同感知在不同领域的强大能力。我们将详细介绍其在智能交通系统中的应用，例如利用协同感知的车联网数据实现交通流量预测、异常事件检测和安全预警。在环境监测领域，我们将探讨如何通过协同部署的传感器网络实现对空气质量、水质、土壤湿度以及野生动物种群的精准监测和预警。在智慧农业中，协同感知技术可以实现对作物生长环境的实时监测，为精准灌溉、施肥和病虫害防治提供数据支持。在工业物联网领域，协同感知可用于设备状态监测、故障预测与诊断，从而提高生产效率和设备可靠性。此外，还将简要介绍协同感知在健康监测、灾害预警以及智能家居等领域的应用前景。 第二部分：传感器网络资源调度 无线传感器网络的节点数量庞大，资源（如能量、计算能力、带宽）极其有限，如何有效地调度这些资源以最大化网络性能、延长网络寿命是实现WSNs可持续运行的关键。本部分将深入探讨传感器网络的资源调度策略。 第五章：传感器网络资源调度基础理论 本章将为读者建立一个扎实的资源调度理论基础。我们将从优化理论和博弈论的视角出发，介绍资源调度的基本概念，包括任务分配、能量分配、功率控制、节点休眠/唤醒调度等。我们将定义不同的调度目标，如最小化网络能耗、最大化数据吞吐量、最小化感知延迟、均衡节点负载以及延长网络生存周期。本章还将介绍用于资源调度的经典优化模型，如整数线性规划（ILP）、非线性规划（NLP）以及混合整数规划（MIP）。此外，还将讨论博弈论在资源调度中的应用，例如如何设计激励机制鼓励节点参与协作，以及如何解决节点间的资源竞争问题。 第六章：能量感知调度算法 能量是传感器网络中最稀缺的资源。本章将重点介绍各种能量感知调度算法，旨在最大限度地延长网络的整体生存周期。我们将讨论基于能量收集（Energy Harvesting, EH）的调度策略，以及如何利用环境中的能量资源来补充节点能量。随后，我们将深入研究能量采集与消耗之间的权衡，介绍动态功率控制、自适应休眠/唤醒策略以及最优数据收集策略等。此外，本章还将介绍一些用于延长网络寿命的鲁棒调度算法，例如在节点能量耗尽或故障时的动态资源重分配策略。我们将分析不同能量感知调度算法在不同网络拓扑、节点分布和任务模型下的性能表现。 第七章：面向服务质量（QoS）的资源调度 在许多实际应用中，传感器网络需要满足一定的服务质量（QoS）要求，例如数据传输的可靠性、时延和吞吐量。本章将探讨如何设计资源调度策略以满足这些QoS需求。我们将介绍基于优先级调度的技术，将关键任务或高优先级数据优先分配资源。随后，我们将深入研究时延敏感型调度算法，例如采用预留带宽、时间同步以及优化的路由选择来保证数据的及时传输。此外，本章还将介绍如何通过调整节点的工作模式、计算资源和通信功率来满足不同的QoS指标，如数据丢失率、端到端延迟和抖动。我们将分析在资源受限条件下实现QoS保证的挑战，并提出相应的解决方案。 第八章：分布式与自适应资源调度 与协同感知类似，分布式和自适应的资源调度策略在大型WSNs中尤为重要。本章将介绍如何在缺乏全局信息的分布式环境下实现高效的资源调度。我们将讨论基于分布式优化算法的调度方法，例如分布式梯度下降、分布式次梯度算法以及基于信息共享的协同调度。此外，还将介绍自适应调度策略，即节点能够根据实时的网络状态（如能量水平、负载、信道条件）动态调整其调度行为。例如，基于强化学习的自适应调度算法，使节点能够通过与环境的交互学习最优的调度策略。我们将探讨分布式与自适应调度在应对网络动态性、节点异质性以及突发事件时的优势。 第九章：异构传感器网络资源调度 现实中的传感器网络往往是异构的，包含不同类型、不同性能的传感器节点。异构性给资源调度带来了新的挑战。本章将深入探讨异构传感器网络的资源调度问题。我们将首先分析不同类型传感器节点的资源特性以及它们在网络中的作用。随后，我们将介绍针对异构网络的资源分配模型，例如如何根据节点的感知能力、计算能力和通信能力进行最优的任务分配和资源调度。我们将讨论如何设计能够适应异构性的调度算法，例如基于多目标优化的调度方法，以及如何实现不同节点间的有效协同。此外，还将分析异构网络中可能出现的资源瓶颈，并提出相应的解决方案。 总结与展望 本书的最后部分将对全书内容进行一个全面的总结，回顾协同感知与资源调度的关键技术和研究进展。我们将提炼出当前研究中存在的挑战和未来可能的研究方向，例如如何将深度学习与协同感知和资源调度相结合，如何解决大规模、高动态、复杂环境下的传感器网络问题，以及如何构建具备自主学习和决策能力的智能传感器网络系统。我们相信，通过对协同感知与资源调度的深入研究与创新实践，将能够解锁无线传感器网络的巨大潜力，为构建更智能、更美好的未来贡献力量。 本书适合以下读者： 高等院校和科研机构的师生： 为相关专业的学生提供系统性的理论知识和研究思路。 从事传感器网络相关技术的工程师和研发人员： 提供解决实际工程问题的理论指导和技术参考。 对物联网、大数据、人工智能等交叉领域感兴趣的研究者： 了解传感器网络作为底层支撑技术在这些领域中的关键作用。 通过阅读本书，您将能够： 深刻理解传感器网络协同感知和资源调度的基本原理与核心技术。 掌握多种分布式协同感知算法和资源调度策略。 了解如何在实际应用场景中设计和优化传感器网络系统。 把握传感器网络技术发展的最新趋势与未来方向。 希望本书能够成为您在传感器网络领域探索与创新的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

我是一名软件工程师，日常工作与嵌入式开发打交道，对于数据传输和能耗优化有着切身的体会。《分层无线传感器网络关键技术》在这些方面的内容，可以说给我带来了诸多启发。书中对路由协议的深入剖析，特别是针对无线传感器网络特点的优化算法，例如LEACH、PEGASIS等，不仅仅是理论公式的堆砌，更包含了对算法优劣势的详细对比分析，以及在不同网络规模和拓扑结构下的性能评估。更重要的是，作者还探讨了如何通过有效的节点调度、数据聚合以及休眠唤醒机制来延长网络的整体寿命，这对于资源受限的无线传感器网络来说，简直是“救命稻草”。我尝试着将书中的一些优化思路应用到我目前的项目中，效果显著，大大提升了数据传输的稳定性和节点的续航能力。

评分☆☆☆☆☆

在信息爆炸的时代，想要找到一本真正能够触及核心、深入浅出的技术书籍，着实不易。而《分层无线传感器网络关键技术》，在我看来，恰恰是这样一本难能可贵之作。初读之时，我便被其严谨的结构和清晰的逻辑所吸引。书中并非简单罗列概念，而是层层剥离，从最基础的无线传感器网络架构入手，逐步深入到各个关键技术环节。比如，在论述网络分层模型时，作者并没有止步于理论的介绍，而是结合了大量的实际应用场景，比如环境监测、智能交通、工业自动化等，生动地展示了不同层级在实际工作中扮演的角色和相互间的协作关系。这一点让我印象深刻，也帮助我快速建立起对整个体系的宏观认知。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，一本好的技术书籍，除了提供扎实的理论知识，更重要的是能够激发读者的思考和创新。《分层无线传感器网络关键技术》无疑做到了这一点。书中在对现有关键技术进行深入分析的同时，也常常会抛出一些开放性的问题，引导读者去思考未来的发展方向和潜在的挑战。比如，在讨论异构传感器网络和多模态数据融合时，作者并没有给出标准答案，而是指出了当前研究的难点和未来的研究热点。这种“留白”的设计，反而能够激发我更深入地去探索和研究。此外，书中对不同应用场景下无线传感器网络部署和优化策略的探讨，也让我对这项技术有了更全面的认识，它不仅仅是简单的技术堆砌，更是一种系统性的工程设计。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对前沿技术充满好奇的研究生，我在查找相关资料时，常常感到市面上大多数书籍要么过于浅显，要么过于理论化，难以将理论与实践紧密结合。《分层无线传感器网络关键技术》在这方面找到了一个绝佳的平衡点。书中在讲解一些复杂的概念时，会穿插一些经典的实验案例和模拟结果，这对于我理解抽象的理论模型非常有帮助。例如，在讨论数据融合技术时，书中不仅介绍了各种融合算法，还通过图表展示了不同算法在面对噪声、丢失数据等情况时的鲁棒性。此外，书中对于网络安全机制的探讨，也给我留下了深刻的印象。在无线传感器网络日益普及的今天，安全问题不容忽视，而本书对这些潜在威胁的分析以及相应的防护策略，无疑为未来的研究和应用提供了重要的参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名无线通信领域的从业者，日常工作中经常需要接触到各种无线通信标准和协议。《分层无线传感器网络关键技术》在我看来，是一本非常“实在”的书。它没有过多地描述那些不切实际的未来愿景，而是聚焦于当前和近期的无线传感器网络发展中的核心技术难题。从MAC层的介质访问控制机制，到网络层的路由选择，再到应用层的传感器数据采集和处理，书中对每一个环节的讲解都非常细致。特别是在讨论能效方面，作者深入分析了各个层级对能耗的影响，并提出了切实可行的优化方案。这对于我们这些需要在有限带宽和能源环境下设计高性能系统的工程师来说，具有极高的指导意义。书中提供的相关算法的伪代码和性能分析，也为我们后续的系统设计和实现提供了坚实的基础。