第1章 无线传感器网络基本概况 1

1.1 无线传感器网络概述 1

1.1.1 无线传感器网络的产生与发展 1

1.1.2 无线传感器网络的含义与作用 2

1.2 物联网与WSN的关系 3

1.2.1 物联网的产生与发展 3

1.2.2 物联网的含义 4

1.2.3 物联网体系结构 5

1.2.4 WSN与物联网的关系 6

1.3 WSN与互联网的关系 7

1.3.1 互联网内涵的理解 7

1.3.2 互联网的特点 8

1.3.3 WSN与互联网的关系 8

1.4 WSN的技术特点 12

1.4.1 WSN与现有无线网络的区别 12

1.4.2 WSN与现场总线网络的区别 13

1.4.3 WSN的特点 13

1.5 WSN的相关技术基础 15

1.5.1 传感器技术 15

1.5.2 无线电技术 16

1.5.3 短距离无线通信技术 19

思考题 26

第2章 无线传感器网络体系结构 27

2.1 系统结构 27

2.1.1 基本结构 27

2.1.2 多网络融合系统结构 28

2.1.3 无线传感器网络拓扑结构 29

2.2 节点结构 31

2.2.1 传感器节点的特点与类型 31

2.2.2 节点结构与作用 32

2.2.3 节点约束条件 32

2.3 传感器网络工作模式 33

2.3.1 网络的组成和特点 33

2.3.2 通信机制 34

2.4 网络整体结构 36

2.4.1 OSI分层模型 37

2.4.2 网络体系结构 37

2.5 无线传感器网络服务质量及其

体系结构 40

2.5.1 服务质量体系 40

2.5.2 通信协议QoS 42

2.5.3 管理系统QoS 43

2.5.4 功能模块QoS 46

2.6 无线传感器网络体系结构的设计原则与

优化设计方法 46

2.6.1 设计原则 46

2.6.2 优化设计方法 48

2.6.3 跨层设计总体架构 49

2.6.4 跨层设计的步骤 50

2.6.5 设计模型与问题求解方法 51

2.6.6 网络效能最大化模型 53

思考题 54

第3章 无线传感器网络传感技术 55

3.1 传感技术概述 55

3.1.1 传感技术的地位和作用 55

3.1.2 传感技术的现状及发展趋势 58

3.1.3 传感技术与无线传感器网络系统 61

3.2 传感器的含义与分类 62

3.2.1 传感器的含义 62

3.2.2 传感器的分类和性能要求 63

3.3 典型传感器 64

3.3.1 力敏传感器 64

3.3.2 磁敏传感器 65

3.3.3 光敏传感器 68

3.3.4 温度传感器 70

3.3.5 气敏传感器 74

3.3.6 湿敏传感器 76

3.3.7 其他传感器 78

3.4 射频识别传感技术 83

3.4.1 射频识别技术概述 83

3.4.2 射频识别系统基本构成 84

3.4.3 射频识别系统分类及典型应用 89

3.4.4 射频识别的基本原理及关键技术 92

3.5 模式识别传感技术 95

3.5.1 模式和模式识别 95

3.5.2 模式识别的发展和应用 95

3.5.3 模式识别的研究内容、分类及

研究方法 97

3.6 图像识别传感技术 99

3.6.1 图像的定义及分类 99

3.6.2 数字图像处理与应用 101

3.6.3 图像识别过程 103

3.6.4 二值图像压缩编码技术 104

3.7 纳米技术与小型化技术 107

3.7.1 纳米技术 107

3.7.2 微机电系统及装置 109

3.7.3 封装、组装与连接技术 111

思考题 112

第4章 无线传感器网络感知节点

技术 113

4.1 感知节点技术的基本概况 113

4.1.1 感知节点技术的发展情况 113

4.1.2 感知节点设计的基本原则 115

4.2 感知节点硬件技术 117

4.2.1 电源技术 117

4.2.2 传感器模块 123

4.2.3 微处理器模块 124

4.2.4 存储模块 130

4.2.5 通信模块 135

4.3 感知节点软件技术 138

4.3.1 软件的基本概况 138

4.3.2 汇编语言 141

4.3.3 C语言 143

4.3.4 C 语言 145

4.3.5 Java语言 147

4.3.6 VHDL语言 152

4.4 常用微处理器 154

4.4.1 单片微处理器 154

4.4.2 ARM处理器 161

4.4.3 DSP处理器 164

4.4.4 FPGA处理器 169

4.5 操作系统 175

4.5.1 操作系统基本概述 175

4.5.2 WSN操作系统(WSNOS) 179

思考题 185

第5章 无线传感器网络通信技术 186

5.1 信息通信构建基础 186

5.1.1 构建框架 186

5.1.2 物理层 187

5.1.3 数据链路层 187

5.1.4 网络层 187

5.1.5 传输层 190

5.1.6 应用层 190

5.2 IEEE 802标准 190

5.2.1 标准概述 190

5.2.2 MAC协议 191

5.3 通信模块硬件架构 212

5.3.1 蓝牙模块 212

5.3.2 ZigBee模块 220

5.3.3 无线射频模块 224

5.3.4 WiFi通信模块 226

5.3.5 红外通信模块 228

5.3.6 GPRS模块 229

5.3.7 全球定位系统模块 231

5.4 无线通信协议 235

5.4.1 ZigBee协议 235

5.4.2 蓝牙协议 238

5.4.3 WiFi协议 240

5.4.4 其他协议 244

思考题 245

第6章 无线传感器网络控制技术 246

6.1 无线传感器网络控制系统的构成 246

6.1.1 控制系统结构 246

6.1.2 控制关键技术 251

6.1.3 控制模式 252

6.1.4 控制系统设计原则 255

6.2 无线传感器网络的控制终端 255

6.2.1 可编程逻辑控制器 255

6.2.2 数字控制器 261

6.2.3 嵌入式控制器 264

6.3 网络远程控制技术 266

6.3.1 移动通信远程控制 266

6.3.2 网络遥控操作 268

6.3.3 Web动态服务及控制 269

6.4 无线传感器网络的控制策略 271

6.4.1 智能控制策略 271

6.4.2 自适应控制系统策略 273

6.4.3 能耗控制策略 275

6.5 数据融合与优化决策 276