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美肖扬 著

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• 水下声学
• 传感器网络
• 无线通信
• 海洋工程
• 科学出版社
• 数据采集
• 信号处理
• 水下定位
• 海洋监测
• 信息技术

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118079203

商品编码：29754641735

包装：精装

出版时间：2012-12-01

图书基本信息
图书名称	水下声传感器网络
作者	(美)肖扬
定价	88.00元
出版社	国防工业出版社
ISBN	9787118079203
出版日期	2012-12-01
字数
页码
版次	1
装帧	精装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

肖扬等编著的《水下声传感器网络》一书深入讨论了水下信道特征以及水下通信技术的相关内容，系统总结了水下声传感器网络(UW-ASNs)领域公认的发展难题，有针对性地提出了实现水下网络高效数据通信的有效方案。 　　《水下声传感器网络》对二维和三维传感器网络的结构进行了讨论，结合UW-ASNs领域的研究热点，详细阐述了水下传感器网络与陆地传感器网络问的显著区别；针对延迟不敏感和延迟敏感应用背景下的分布式路由协议进行了研究；提出了一种以信道利用率为表征的声场模型，实现了水下通信数据包大小的*设置。此外，本书还开展了如下研究： 针对水下环境特性，提出了有效的传感器通信协议。 　　研究了三维稀疏网络和密集网络的拓扑控制问题。 　　提出了新颖的分布式MAC协议，结合闭环分布式算法对*传输功率和*码长进行设置。 　　《水下声传感器网络》涉及路由、容错、时间同步、*分簇、介质访问控制、软硬件以及信道建模等内容，讨论了设计高效能多层协议的必要性，并对高性能信道访问与路由策略、高可靠性信息传递以及水下声传感器数据流控制等问题，提出了独到的见解。

作者简介

目录

章 水下传感器网络通信协议设计关键问题研究第2章 水下声传感器网络的佳分簇第3章 三维水下无线传感器网络的拓扑控制第4章 水下传感器网络的多路径虚拟汇聚节点结构第5章 ad-hoc网络和传感器网络容错性研究第6章 传感器网络及水下传感器网络中的时间同步第7章 水下网络MAC协议设计第8章 分布式拓扑水下声网络的动态A与基于MACA的协议第9章 水下传感器网络的MAC层0章 软件驱动水下传感器网络1章 具有智能、安全水声通信能力的低成本水下传感器节点的HW/SW协同设计2章 水下声传感器网络的通信建模

编辑推荐

肖扬等编著的《水下声传感器网络》研究水下声通信的基础问题，汇集了水下传感器网络领域的**进展，是世界范围内传感器网络领域杰出研究人员的集体结晶。本书包含12章共分5个部分，涵盖了水下传感器网络的各个方面，如关键研究问题、分簇问题、拓扑控制、路由协议，容错机制、时间同步、介质访问控制、软件和硬件问题、信道建模等，实际上书中所包含的内容远不止这些。我相信本书对有兴趣研究、开发、设计和应用水下传感器网络的研究人员、从业人员和学生是一份颇有价值的参考资料。

文摘

序言

《深海之语：探索水下声学通信与感知》 引言 广袤而神秘的海洋，孕育着无数生命，承载着人类探索未知、开发资源的渴望。然而，与陆地便捷的无线电通信和光学观测不同，水下环境对传统探测手段构成了严峻的挑战。电磁波在水中衰减迅速，光学信号受浑浊度限制，唯有声波，以其相对较低的衰减率和较远的传播距离，成为水下信息传递和环境感知的“使者”。《深海之语：探索水下声学通信与感知》一书，正是聚焦于这一关键领域，深入剖析水下声学传感器网络（UWSN）的核心技术、前沿应用与未来发展趋势，旨在为读者构建一个系统、全面、深入的认知框架。 本书并非一本单纯的技术手册，更是一次对水下智慧海洋探索的深度导览。我们从声学在水下环境的独特优势出发，循序渐进地探讨构建高效UWSN所需的关键要素。本书将带您走进一个由无数微型“耳朵”和“嘴巴”组成的智能网络，它们在深邃的海底默默工作，收集着关于海洋的脉搏，传递着人类的指令，为我们揭示一个更加丰富多彩的海底世界。 第一篇：水下声学传感器的奥秘 第一章：声波在水下：物理特性与传播规律 1.1 声波的产生与探测： 本章将从声波产生的基本原理入手，介绍不同类型的水下声学传感器，如压电换能器、光纤传感器等的工作机制。我们将详细解析它们如何将物理振动转化为电信号，以及如何反向工作进行声波的发射。 1.2 水下声传播的特性： 声波在水中的传播并非一成不变，它受到水的密度、温度、盐度、深度等多种因素的影响，形成复杂的声场。本章将深入探讨这些环境因素对声速、声衰减、声反射、折射以及多路径效应的影响。我们将通过经典的声线理论、简正波理论等，理解声波如何在水下进行远距离传播，以及由此产生的挑战，例如信号失真、噪声干扰等。 1.3 声学信道的建模： 为了有效地设计和优化UWSN，对水下声学信道的准确建模至关重要。本章将介绍常用的声学信道模型，包括基于几何学的模型（如单路径模型、多路径模型）和基于统计学的模型（如瑞利衰落模型、莱斯衰落模型）。我们将分析这些模型的优缺点，以及它们在不同应用场景下的适用性。 第二章：水下声学传感器的设计与实现 2.1 换能器技术： 传感器的心脏在于换能器。本章将聚焦于主流的水下声学换能器技术，包括压电陶瓷、磁致伸缩材料等。我们将分析它们的材料特性、设计原理、工作频率范围以及在不同压力和温度环境下的性能表现。同时，也会探讨微型化、阵列化换能器技术的发展趋势。 2.2 信号处理单元： 传感器收集到的原始声学信号往往伴随着噪声和干扰，需要经过精细的信号处理才能提取有用的信息。本章将介绍低功耗、高性能的信号处理单元设计，包括模拟前端电路（放大、滤波）、数字信号处理器（DSP）的选型与配置。我们将深入探讨降噪算法、目标识别算法、声源定位算法等在传感器内部的实现。 2.3 节点集成与封装： 将换能器、信号处理单元、通信模块、电源等集成到坚固耐用的水下节点是UWSN建设的关键。本章将详细介绍传感器节点的结构设计、材料选择（耐腐蚀、抗压）、密封技术，以及能量管理模块的设计，以确保节点在恶劣的水下环境中长期稳定工作。 第二篇：水下声学传感器网络的构建与通信 第三章：网络拓扑与部署策略 3.1 UWSN的网络拓扑： UWSN的拓扑结构直接影响网络的性能和鲁棒性。本章将分析各种常见的网络拓扑，如星型、总线型、树型、网状型以及混合型拓扑。我们将评估不同拓扑在节点部署、通信效率、故障容忍性等方面的优劣，并结合实际应用需求，探讨最优的拓扑选择。 3.2 节点部署方案： 将传感器节点高效、合理地部署到指定区域是UWSN成功的先决条件。本章将研究不同的部署策略，包括随机部署、网格部署、基于任务的自适应部署等。我们将考虑节点数量、覆盖范围、连通性、成本等因素，介绍如何利用仿真工具和优化算法来制定最优的部署方案。 3.3 定位与导航技术： 在水下环境中，节点的精确位置信息对于数据融合、协作感知以及网络管理至关重要。本章将介绍多种水下节点定位技术，包括基于声学信号的时差（TDOA）、到达角（AOA）、往返时间（RTT）测量，以及与惯性导航系统（INS）、声学信标的融合定位方法。 第四章：水下声学通信协议 4.1 声学通信的挑战： 与无线电通信不同，水下声学通信面临带宽受限、时延大、误码率高、移动性强等特有的挑战。本章将深入分析这些挑战及其对通信协议设计的影响。 4.2 MAC层协议： 介质访问控制（MAC）协议是UWSN通信的核心。本章将介绍多种专为水下声学信道设计的MAC协议，如基于时分多址（TDMA）的协议、基于信道划分（CDMA）的协议、以及各种冲突避免和检测机制。我们将详细分析它们的性能特点，如吞吐量、公平性、能耗等。 4.3 网络层与传输层协议： 本章将探讨如何设计适用于UWSN的网络层路由协议，以实现节点间的数据高效传输，并应对动态变化的网络环境。同时，也将介绍传输层协议的设计，以确保数据的可靠传输，并考虑如何权衡可靠性与时延。 4.4 能量高效的通信策略： UWSN的能源供给通常是有限的，因此能量效率是协议设计的关键考量。本章将介绍各种能量感知通信策略，如休眠唤醒机制、自适应发送功率、以及优化数据传输路径以减少能量消耗。 第三篇：水下声学传感器网络的传感应用与发展 第五章：水下环境监测与保护 5.1 海洋环境参数感知： UWSN在实时监测海洋环境方面发挥着不可替代的作用。本章将详细介绍如何利用UWSN感知水温、盐度、溶解氧、pH值、浊度等关键环境参数，为海洋学家提供宝贵的数据支持。 5.2 生态系统监测与保护： 监测海洋生物的活动、种群分布以及行为模式是理解和保护海洋生态系统的基础。本章将探讨如何利用UWSN识别、追踪海洋生物的声音信号，如鲸鱼、海豚的叫声，以及鱼类的生物声学特征，从而进行生态系统的健康评估和入侵物种的预警。 5.3 海洋污染监测： 监测油污、化学品泄漏、以及其他人为污染对海洋环境的影响至关重要。本章将介绍UWSN在检测水下污染物声学特征方面的应用，以及如何通过多节点协同感知实现污染范围的快速评估。 第六章：水下资源勘探与安全保障 6.1 海底资源勘探： UWSN在海底油气、矿产资源勘探中扮演着重要角色。本章将介绍如何利用声学传感器对海底地质构造进行成像，探测海底沉积物，以及监测海底作业的声学信号，以辅助资源勘探决策。 6.2 水下导航与避障： 对于水下机器人、无人潜航器（UUV）而言，精确的导航和实时的避障能力是完成任务的关键。本章将探讨如何利用UWSN为UUV提供高精度的定位信息，以及如何通过声学传感器探测海底地形、障碍物，实现自主导航与避障。 6.3 水下安全与国防应用： UWSN在军事领域的应用也日益广泛，例如水下目标探测、监视、以及水下军事行动的协调。本章将概述UWSN在这些领域的潜在应用，并探讨其在提升水下态势感知能力方面的作用。 第七章：前沿技术与未来展望 7.1 智能化与机器学习在UWSN中的应用： 随着人工智能技术的发展，机器学习算法正被广泛应用于UWSN的各个环节，从信号增强、目标识别到网络自适应管理，都展现出巨大的潜力。本章将探讨如何利用机器学习提升UWSN的智能化水平。 7.2 融合感知技术： 将声学传感器与其他类型的传感器（如光学传感器、化学传感器、磁力传感器等）进行融合，可以获得更全面、更精确的水下信息。本章将介绍多源信息融合技术在UWSN中的应用前景。 7.3 绿色能源与可持续发展： 探索更高效的能量采集与管理技术，例如波浪能、潮汐能的利用，以及低功耗节点的开发，将是UWSN实现长期自主运行的关键。本章将展望UWSN在可持续海洋开发中的作用。 7.4 走向“智慧海洋”： 本章将总结UWSN在构建“智慧海洋”中的关键作用，展望未来UWSN与其他海洋技术（如物联网、大数据、云计算）的深度融合，以及其在科学研究、环境保护、资源开发、公共安全等领域带来的革命性变革。 结语 《深海之语：探索水下声学传感器网络》不仅是一部关于技术的书籍，更是一扇通往深邃海洋世界的窗口。通过对水下声学传感器网络的全面解析，我们希望激发读者对海洋科学的兴趣，理解现代科技如何帮助我们更深入地认识和利用这片蓝色星球的宝藏。本书力求以严谨的学术态度，结合生动的案例，展现水下声学传感器网络这一前沿技术领域的广阔前景，为相关领域的科研人员、工程师、学生以及对海洋探索充满好奇的读者，提供一份有价值的参考。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我最初翻阅这本书时，是抱着一种比较审慎的态度。毕竟，“声传感器网络”这个领域本身就充满了高深的物理学、电子工程和复杂的信号处理知识，很多教材往往陷入晦涩难懂的数学公式泥潭，让人望而却步。然而，这本书在内容组织上的逻辑层次感简直令人惊叹。作者似乎深谙如何将复杂的概念“化繁为简”，但又绝不牺牲其严谨性。它不像某些教科书那样，上来就是一大堆希腊字母和微分方程，而是先用非常直观的类比或者实际应用场景来建立读者的直觉理解，然后再逐步深入到理论层面。这种由表及里、循序渐进的讲解方式，极大地降低了初学者的入门门槛。我尤其欣赏它对不同网络拓扑结构和通信协议的对比分析，那种条分缕析的论述，使得即使是那些相互关联性很强的技术点，也能被清晰地区分开来，让人能够准确把握每个部分的精髓所在。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验的角度来看，这本书的索引和交叉引用做得非常出色，这对于一本结构复杂的专业书籍来说至关重要。我经常在阅读某一章节时，需要快速回顾前面提到的某个基础概念或者跳转到后面详细讨论的某个衍生应用。这本书的术语表和页码注释非常精准，查找起来毫不费力。很多技术书籍的通病是，当你想从一个概念跳到另一个相关概念时，需要费力地翻阅前后的内容，打断了思维的连贯性。但这本书的编排似乎就是为了最大程度地保证读者的“心流”不被中断。此外，书末提供的参考文献列表详尽而权威，如果你对某个特定领域有更深入的探究意愿，它就像一个高质量的导航系统，能帮你精准定位到最核心的学术论文和报告中去，这对于学术研究的后续工作有极大的助益。

评分☆☆☆☆☆

这本书在案例分析部分的丰富程度，远远超出了我的预期。它并没有停留在纯理论的探讨上，而是紧密结合了当前水下环境监测、资源勘探以及军事应用中的实际难题。我记得有一章专门讨论了在复杂多变的海洋声学信道中，如何设计出鲁棒性强、能耗低的路由算法，书中列举了好几个真实世界中遇到的挑战，比如多径效应、多普勒频移的对定位精度的影响等等。最妙的是，对于每一个挑战，作者都不仅仅是描述问题，而是提出了几种不同的、经过验证的解决方案，并清晰地指出了每种方案的优缺点和适用范围。这种“问题—分析—对策”的结构，让书本的内容立刻变得“活”了起来，不再是冷冰冰的文字堆砌，而是充满了解决实际工程问题的力量感。对于正在从事相关研发工作的朋友来说，这些详尽的案例分析简直就是一本“实战宝典”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计实在称得上是匠心独运，从封面到内页的排版，都透露出一种沉稳而专业的学术气息。尤其值得称赞的是纸张的选择，那种略带纹理的哑光质感，不仅阅读起来非常舒适，减少了反光带来的视觉疲劳，拿在手里也有一种厚实可靠的感觉。我特别喜欢封面上那几处抽象的水波纹理，虽然没有直接展示复杂的技术图表，但那种流动感和深度感，恰到好处地烘托了“水下”这一主题的神秘与广袤。更不用说那些精美的插图和图表，它们的清晰度和色彩还原度都达到了一个极高的水准，即便是对于非专业背景的读者，也能快速捕捉到核心的概念。出版社在细节上的打磨，真的体现了他们对知识传播的尊重，这绝不是那种粗制滥造、随便应付的出版物可以比拟的，让人在捧读之初就对其中的内容充满了期待，觉得这是一份值得珍藏的知识财富。从拿到书的那一刻起，我就明白，这不仅仅是一本工具书，更是一件可以摆在书架上彰显品味的艺术品。

评分☆☆☆☆☆

关于更新速度和前沿性这一点，我必须为这本书点赞。声学传感技术的发展日新月异，如何将最新的研究成果快速纳入教材体系是一个巨大的挑战。我翻阅了目录和一些关键章节，发现其中涉及了不少近几年才在顶级会议上出现的创新概念，比如基于机器学习的声源识别优化方法，以及新型压电材料在深海环境下的应用潜力。这表明编著者并非是简单地整理旧有知识，而是保持着与国际前沿研究的同步。更重要的是，它不是简单地罗列这些新概念，而是将它们有机地融入到现有的网络架构和理论框架中进行讨论，让我们能够理解这些“新星”是如何支撑和发展现有系统的。对于希望走在技术前沿的工程师和研究生来说，这本书提供了一个非常坚实且与时俱进的知识平台。