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美肖揚 著

圖書標籤:

• 水下聲學
• 傳感器網絡
• 無綫通信
• 海洋工程
• 科學齣版社
• 數據采集
• 信號處理
• 水下定位
• 海洋監測
• 信息技術

店鋪： 墨林閣圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118079203

商品編碼：29754641735

包裝：精裝

齣版時間：2012-12-01

圖書基本信息
圖書名稱	水下聲傳感器網絡
作者	(美)肖揚
定價	88.00元
齣版社	國防工業齣版社
ISBN	9787118079203
齣版日期	2012-12-01
字數
頁碼
版次	1
裝幀	精裝
開本	16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

肖揚等編著的《水下聲傳感器網絡》一書深入討論瞭水下信道特徵以及水下通信技術的相關內容，係統總結瞭水下聲傳感器網絡(UW-ASNs)領域公認的發展難題，有針對性地提齣瞭實現水下網絡高效數據通信的有效方案。 　　《水下聲傳感器網絡》對二維和三維傳感器網絡的結構進行瞭討論，結閤UW-ASNs領域的研究熱點，詳細闡述瞭水下傳感器網絡與陸地傳感器網絡問的顯著區彆；針對延遲不敏感和延遲敏感應用背景下的分布式路由協議進行瞭研究；提齣瞭一種以信道利用率為錶徵的聲場模型，實現瞭水下通信數據包大小的*設置。此外，本書還開展瞭如下研究： 針對水下環境特性，提齣瞭有效的傳感器通信協議。 　　研究瞭三維稀疏網絡和密集網絡的拓撲控製問題。 　　提齣瞭新穎的分布式MAC協議，結閤閉環分布式算法對*傳輸功率和*碼長進行設置。 　　《水下聲傳感器網絡》涉及路由、容錯、時間同步、*分簇、介質訪問控製、軟硬件以及信道建模等內容，討論瞭設計高效能多層協議的必要性，並對高性能信道訪問與路由策略、高可靠性信息傳遞以及水下聲傳感器數據流控製等問題，提齣瞭獨到的見解。

作者簡介

目錄

章 水下傳感器網絡通信協議設計關鍵問題研究第2章 水下聲傳感器網絡的佳分簇第3章 三維水下無綫傳感器網絡的拓撲控製第4章 水下傳感器網絡的多路徑虛擬匯聚節點結構第5章 ad-hoc網絡和傳感器網絡容錯性研究第6章 傳感器網絡及水下傳感器網絡中的時間同步第7章 水下網絡MAC協議設計第8章 分布式拓撲水下聲網絡的動態A與基於MACA的協議第9章 水下傳感器網絡的MAC層0章 軟件驅動水下傳感器網絡1章 具有智能、安全水聲通信能力的低成本水下傳感器節點的HW/SW協同設計2章 水下聲傳感器網絡的通信建模

編輯推薦

肖揚等編著的《水下聲傳感器網絡》研究水下聲通信的基礎問題，匯集瞭水下傳感器網絡領域的**進展，是世界範圍內傳感器網絡領域傑齣研究人員的集體結晶。本書包含12章共分5個部分，涵蓋瞭水下傳感器網絡的各個方麵，如關鍵研究問題、分簇問題、拓撲控製、路由協議，容錯機製、時間同步、介質訪問控製、軟件和硬件問題、信道建模等，實際上書中所包含的內容遠不止這些。我相信本書對有興趣研究、開發、設計和應用水下傳感器網絡的研究人員、從業人員和學生是一份頗有價值的參考資料。

文摘

序言

《深海之語：探索水下聲學通信與感知》 引言 廣袤而神秘的海洋，孕育著無數生命，承載著人類探索未知、開發資源的渴望。然而，與陸地便捷的無綫電通信和光學觀測不同，水下環境對傳統探測手段構成瞭嚴峻的挑戰。電磁波在水中衰減迅速，光學信號受渾濁度限製，唯有聲波，以其相對較低的衰減率和較遠的傳播距離，成為水下信息傳遞和環境感知的“使者”。《深海之語：探索水下聲學通信與感知》一書，正是聚焦於這一關鍵領域，深入剖析水下聲學傳感器網絡（UWSN）的核心技術、前沿應用與未來發展趨勢，旨在為讀者構建一個係統、全麵、深入的認知框架。 本書並非一本單純的技術手冊，更是一次對水下智慧海洋探索的深度導覽。我們從聲學在水下環境的獨特優勢齣發，循序漸進地探討構建高效UWSN所需的關鍵要素。本書將帶您走進一個由無數微型“耳朵”和“嘴巴”組成的智能網絡，它們在深邃的海底默默工作，收集著關於海洋的脈搏，傳遞著人類的指令，為我們揭示一個更加豐富多彩的海底世界。 第一篇：水下聲學傳感器的奧秘 第一章：聲波在水下：物理特性與傳播規律 1.1 聲波的産生與探測： 本章將從聲波産生的基本原理入手，介紹不同類型的水下聲學傳感器，如壓電換能器、光縴傳感器等的工作機製。我們將詳細解析它們如何將物理振動轉化為電信號，以及如何反嚮工作進行聲波的發射。 1.2 水下聲傳播的特性： 聲波在水中的傳播並非一成不變，它受到水的密度、溫度、鹽度、深度等多種因素的影響，形成復雜的聲場。本章將深入探討這些環境因素對聲速、聲衰減、聲反射、摺射以及多路徑效應的影響。我們將通過經典的聲綫理論、簡正波理論等，理解聲波如何在水下進行遠距離傳播，以及由此産生的挑戰，例如信號失真、噪聲乾擾等。 1.3 聲學信道的建模： 為瞭有效地設計和優化UWSN，對水下聲學信道的準確建模至關重要。本章將介紹常用的聲學信道模型，包括基於幾何學的模型（如單路徑模型、多路徑模型）和基於統計學的模型（如瑞利衰落模型、萊斯衰落模型）。我們將分析這些模型的優缺點，以及它們在不同應用場景下的適用性。 第二章：水下聲學傳感器的設計與實現 2.1 換能器技術： 傳感器的心髒在於換能器。本章將聚焦於主流的水下聲學換能器技術，包括壓電陶瓷、磁緻伸縮材料等。我們將分析它們的材料特性、設計原理、工作頻率範圍以及在不同壓力和溫度環境下的性能錶現。同時，也會探討微型化、陣列化換能器技術的發展趨勢。 2.2 信號處理單元： 傳感器收集到的原始聲學信號往往伴隨著噪聲和乾擾，需要經過精細的信號處理纔能提取有用的信息。本章將介紹低功耗、高性能的信號處理單元設計，包括模擬前端電路（放大、濾波）、數字信號處理器（DSP）的選型與配置。我們將深入探討降噪算法、目標識彆算法、聲源定位算法等在傳感器內部的實現。 2.3 節點集成與封裝： 將換能器、信號處理單元、通信模塊、電源等集成到堅固耐用的水下節點是UWSN建設的關鍵。本章將詳細介紹傳感器節點的結構設計、材料選擇（耐腐蝕、抗壓）、密封技術，以及能量管理模塊的設計，以確保節點在惡劣的水下環境中長期穩定工作。 第二篇：水下聲學傳感器網絡的構建與通信 第三章：網絡拓撲與部署策略 3.1 UWSN的網絡拓撲： UWSN的拓撲結構直接影響網絡的性能和魯棒性。本章將分析各種常見的網絡拓撲，如星型、總綫型、樹型、網狀型以及混閤型拓撲。我們將評估不同拓撲在節點部署、通信效率、故障容忍性等方麵的優劣，並結閤實際應用需求，探討最優的拓撲選擇。 3.2 節點部署方案： 將傳感器節點高效、閤理地部署到指定區域是UWSN成功的先決條件。本章將研究不同的部署策略，包括隨機部署、網格部署、基於任務的自適應部署等。我們將考慮節點數量、覆蓋範圍、連通性、成本等因素，介紹如何利用仿真工具和優化算法來製定最優的部署方案。 3.3 定位與導航技術： 在水下環境中，節點的精確位置信息對於數據融閤、協作感知以及網絡管理至關重要。本章將介紹多種水下節點定位技術，包括基於聲學信號的時差（TDOA）、到達角（AOA）、往返時間（RTT）測量，以及與慣性導航係統（INS）、聲學信標的融閤定位方法。 第四章：水下聲學通信協議 4.1 聲學通信的挑戰： 與無綫電通信不同，水下聲學通信麵臨帶寬受限、時延大、誤碼率高、移動性強等特有的挑戰。本章將深入分析這些挑戰及其對通信協議設計的影響。 4.2 MAC層協議： 介質訪問控製（MAC）協議是UWSN通信的核心。本章將介紹多種專為水下聲學信道設計的MAC協議，如基於時分多址（TDMA）的協議、基於信道劃分（CDMA）的協議、以及各種衝突避免和檢測機製。我們將詳細分析它們的性能特點，如吞吐量、公平性、能耗等。 4.3 網絡層與傳輸層協議： 本章將探討如何設計適用於UWSN的網絡層路由協議，以實現節點間的數據高效傳輸，並應對動態變化的網絡環境。同時，也將介紹傳輸層協議的設計，以確保數據的可靠傳輸，並考慮如何權衡可靠性與時延。 4.4 能量高效的通信策略： UWSN的能源供給通常是有限的，因此能量效率是協議設計的關鍵考量。本章將介紹各種能量感知通信策略，如休眠喚醒機製、自適應發送功率、以及優化數據傳輸路徑以減少能量消耗。 第三篇：水下聲學傳感器網絡的傳感應用與發展 第五章：水下環境監測與保護 5.1 海洋環境參數感知： UWSN在實時監測海洋環境方麵發揮著不可替代的作用。本章將詳細介紹如何利用UWSN感知水溫、鹽度、溶解氧、pH值、濁度等關鍵環境參數，為海洋學傢提供寶貴的數據支持。 5.2 生態係統監測與保護： 監測海洋生物的活動、種群分布以及行為模式是理解和保護海洋生態係統的基礎。本章將探討如何利用UWSN識彆、追蹤海洋生物的聲音信號，如鯨魚、海豚的叫聲，以及魚類的生物聲學特徵，從而進行生態係統的健康評估和入侵物種的預警。 5.3 海洋汙染監測： 監測油汙、化學品泄漏、以及其他人為汙染對海洋環境的影響至關重要。本章將介紹UWSN在檢測水下汙染物聲學特徵方麵的應用，以及如何通過多節點協同感知實現汙染範圍的快速評估。 第六章：水下資源勘探與安全保障 6.1 海底資源勘探： UWSN在海底油氣、礦産資源勘探中扮演著重要角色。本章將介紹如何利用聲學傳感器對海底地質構造進行成像，探測海底沉積物，以及監測海底作業的聲學信號，以輔助資源勘探決策。 6.2 水下導航與避障： 對於水下機器人、無人潛航器（UUV）而言，精確的導航和實時的避障能力是完成任務的關鍵。本章將探討如何利用UWSN為UUV提供高精度的定位信息，以及如何通過聲學傳感器探測海底地形、障礙物，實現自主導航與避障。 6.3 水下安全與國防應用： UWSN在軍事領域的應用也日益廣泛，例如水下目標探測、監視、以及水下軍事行動的協調。本章將概述UWSN在這些領域的潛在應用，並探討其在提升水下態勢感知能力方麵的作用。 第七章：前沿技術與未來展望 7.1 智能化與機器學習在UWSN中的應用： 隨著人工智能技術的發展，機器學習算法正被廣泛應用於UWSN的各個環節，從信號增強、目標識彆到網絡自適應管理，都展現齣巨大的潛力。本章將探討如何利用機器學習提升UWSN的智能化水平。 7.2 融閤感知技術： 將聲學傳感器與其他類型的傳感器（如光學傳感器、化學傳感器、磁力傳感器等）進行融閤，可以獲得更全麵、更精確的水下信息。本章將介紹多源信息融閤技術在UWSN中的應用前景。 7.3 綠色能源與可持續發展： 探索更高效的能量采集與管理技術，例如波浪能、潮汐能的利用，以及低功耗節點的開發，將是UWSN實現長期自主運行的關鍵。本章將展望UWSN在可持續海洋開發中的作用。 7.4 走嚮“智慧海洋”： 本章將總結UWSN在構建“智慧海洋”中的關鍵作用，展望未來UWSN與其他海洋技術（如物聯網、大數據、雲計算）的深度融閤，以及其在科學研究、環境保護、資源開發、公共安全等領域帶來的革命性變革。 結語 《深海之語：探索水下聲學傳感器網絡》不僅是一部關於技術的書籍，更是一扇通往深邃海洋世界的窗口。通過對水下聲學傳感器網絡的全麵解析，我們希望激發讀者對海洋科學的興趣，理解現代科技如何幫助我們更深入地認識和利用這片藍色星球的寶藏。本書力求以嚴謹的學術態度，結閤生動的案例，展現水下聲學傳感器網絡這一前沿技術領域的廣闊前景，為相關領域的科研人員、工程師、學生以及對海洋探索充滿好奇的讀者，提供一份有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，我最初翻閱這本書時，是抱著一種比較審慎的態度。畢竟，“聲傳感器網絡”這個領域本身就充滿瞭高深的物理學、電子工程和復雜的信號處理知識，很多教材往往陷入晦澀難懂的數學公式泥潭，讓人望而卻步。然而，這本書在內容組織上的邏輯層次感簡直令人驚嘆。作者似乎深諳如何將復雜的概念“化繁為簡”，但又絕不犧牲其嚴謹性。它不像某些教科書那樣，上來就是一大堆希臘字母和微分方程，而是先用非常直觀的類比或者實際應用場景來建立讀者的直覺理解，然後再逐步深入到理論層麵。這種由錶及裏、循序漸進的講解方式，極大地降低瞭初學者的入門門檻。我尤其欣賞它對不同網絡拓撲結構和通信協議的對比分析，那種條分縷析的論述，使得即使是那些相互關聯性很強的技術點，也能被清晰地區分開來，讓人能夠準確把握每個部分的精髓所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書在案例分析部分的豐富程度，遠遠超齣瞭我的預期。它並沒有停留在純理論的探討上，而是緊密結閤瞭當前水下環境監測、資源勘探以及軍事應用中的實際難題。我記得有一章專門討論瞭在復雜多變的海洋聲學信道中，如何設計齣魯棒性強、能耗低的路由算法，書中列舉瞭好幾個真實世界中遇到的挑戰，比如多徑效應、多普勒頻移的對定位精度的影響等等。最妙的是，對於每一個挑戰，作者都不僅僅是描述問題，而是提齣瞭幾種不同的、經過驗證的解決方案，並清晰地指齣瞭每種方案的優缺點和適用範圍。這種“問題—分析—對策”的結構，讓書本的內容立刻變得“活”瞭起來，不再是冷冰冰的文字堆砌，而是充滿瞭解決實際工程問題的力量感。對於正在從事相關研發工作的朋友來說，這些詳盡的案例分析簡直就是一本“實戰寶典”。

評分☆☆☆☆☆

關於更新速度和前沿性這一點，我必須為這本書點贊。聲學傳感技術的發展日新月異，如何將最新的研究成果快速納入教材體係是一個巨大的挑戰。我翻閱瞭目錄和一些關鍵章節，發現其中涉及瞭不少近幾年纔在頂級會議上齣現的創新概念，比如基於機器學習的聲源識彆優化方法，以及新型壓電材料在深海環境下的應用潛力。這錶明編著者並非是簡單地整理舊有知識，而是保持著與國際前沿研究的同步。更重要的是，它不是簡單地羅列這些新概念，而是將它們有機地融入到現有的網絡架構和理論框架中進行討論，讓我們能夠理解這些“新星”是如何支撐和發展現有係統的。對於希望走在技術前沿的工程師和研究生來說，這本書提供瞭一個非常堅實且與時俱進的知識平颱。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計實在稱得上是匠心獨運，從封麵到內頁的排版，都透露齣一種沉穩而專業的學術氣息。尤其值得稱贊的是紙張的選擇，那種略帶紋理的啞光質感，不僅閱讀起來非常舒適，減少瞭反光帶來的視覺疲勞，拿在手裏也有一種厚實可靠的感覺。我特彆喜歡封麵上那幾處抽象的水波紋理，雖然沒有直接展示復雜的技術圖錶，但那種流動感和深度感，恰到好處地烘托瞭“水下”這一主題的神秘與廣袤。更不用說那些精美的插圖和圖錶，它們的清晰度和色彩還原度都達到瞭一個極高的水準，即便是對於非專業背景的讀者，也能快速捕捉到核心的概念。齣版社在細節上的打磨，真的體現瞭他們對知識傳播的尊重，這絕不是那種粗製濫造、隨便應付的齣版物可以比擬的，讓人在捧讀之初就對其中的內容充滿瞭期待，覺得這是一份值得珍藏的知識財富。從拿到書的那一刻起，我就明白，這不僅僅是一本工具書，更是一件可以擺在書架上彰顯品味的藝術品。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來看，這本書的索引和交叉引用做得非常齣色，這對於一本結構復雜的專業書籍來說至關重要。我經常在閱讀某一章節時，需要快速迴顧前麵提到的某個基礎概念或者跳轉到後麵詳細討論的某個衍生應用。這本書的術語錶和頁碼注釋非常精準，查找起來毫不費力。很多技術書籍的通病是，當你想從一個概念跳到另一個相關概念時，需要費力地翻閱前後的內容，打斷瞭思維的連貫性。但這本書的編排似乎就是為瞭最大程度地保證讀者的“心流”不被中斷。此外，書末提供的參考文獻列錶詳盡而權威，如果你對某個特定領域有更深入的探究意願，它就像一個高質量的導航係統，能幫你精準定位到最核心的學術論文和報告中去，這對於學術研究的後續工作有極大的助益。