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第1章 无线传感器网络的概述1

1.1 无线传感器网络的发展历程1

1.1.1 无线传感器网络的研究历史3

1.1.2 无线传感器网络的研究现状5

1.1.3 传感器网络技术的发展趋势6

1.2 无线传感器网络的特点7

1.2.1 传感器网络的类型8

1.2.2 无线传感器网络的应用9

1.2.3 内部传感器系统平台和操作系统OS支持12

1.2.4 无线传感器标准13

1.2.5 存储15

1.3 无线传感器网络的研究热点及面临的挑战16

1.4 无线传感器网络的关键技术18

第2章 无线传感器网络的体系结构20

2.1 无线传感器网络体系结构研究现状20

2.1.1 节点结构20

2.1.2 网络结构21

2.1.3 跨层设计方法23

2.2 无线传感器网络硬件系统的基本框架24

2.2.1 无线传感器节点的优化配置24

2.2.2 核心部件的设计要求25

2.3 无线传感器网络软件系统的设计原则26

2.4 系统设计的关键技术28

2.5 无线传感器网络协议栈的设计29

2.6 IEEE 802.15.4协议和ZigBee30

2.6.1 IEEE 802.15.4协议30

2.6.2 ZigBee技术简介32

2.6.3 ZigBee技术与IEEE 802.15.4的关系33

2.6.4 ZigBee技术的应用36

2.7 TinyOS操作系统37

2.8 本章小结38

第3章 无线传感器网络覆盖算法的研究39

3.1 网络覆盖技术39

3.1.1 覆盖技术分类41

3.1.2 覆盖问题的解决方案41

3.1.3 覆盖机制的局限性45

3.2 无线传感器网络覆盖问题研究46

3.2.1 覆盖问题研究模型分类46

3.2.2 异构传感器网络有关覆盖的基本概念47

3.2.3 节点感知模型49

3.3 同构传感器网络区域网格划分50

3.3.1 虚拟同构菱形网格划分52

3.3.2 虚拟同构正方形网格划分53

3.4 异构传感器网络区域网格划分54

3.4.1 异构正六边形网格划分54

3.4.2 异构正方形网格划分56

3.5 虚拟力算法在异构网络中的应用58

3.5.1 传统虚拟势场方法58

3.5.2 异构节点受力分析58

3.5.3 异构节点虚拟力表达式及移动坐标表达式58

3.6 算法仿真与性能分析60

3.7 本章小结61

第4章 无线传感器网络的路由协议62

4.1 概述62

4.2 无线传感器网络路由协议的特点63

4.3 无线传感器网络路由协议的关键技术64

4.4 无线传感器网络路由协议的分类68

4.4.1 数据为中心的路由协议68

4.4.2 分层路由协议76

4.4.3 基于地理位置的路由协议82

4.4.4 网络流量和QoS-aware路由协议87

4.5 本章小结90

第5章 无线传感器网络数据融合路由协议算法的研究92

5.1 无线传感器网络数据融合与路由协议92

5.1.1 无线传感器网络数据融合93

5.1.2 无线传感器网络路由协议99

5.1.3 数据融合与路由协议110

5.2 无线传感器网络数据融合在网络层的实现110

5.2.1 网络层路由方式分类110

5.2.2 DC路由中的数据融合111

5.2.3 独立的数据融合协议层113

5.3 数据融合树的构造113

5.3.1 反向组播树113

5.3.2 三种典型的数据融合树114

5.4 LEACH算法115

5.4.1 簇的建立阶段115

5.4.2 稳定传输阶段116

5.4.3 LEACH协议算法的仿真实验116

5.5 Prim数据融合路由算法119

5.5.1 Prim路由融合算法119

5.5.2 Prim数据融合路由算法的仿真实验120

5.6 CPG算法的提出121

5.6.1 最短路径问题121

5.6.2 网络模型及算法描述122

5.6.3 仿真评价124

5.6.4 CPG算法与SPT算法的性能比较126

5.7 本章小结127

第6章 无线传感器网络的定位算法128

6.1 概述128

6.1.1 无线传感器网络节点定位技术的背景129

6.1.2 研究无线传感器网络节点定位技术的意义130

6.1.3 定位技术简介130

6.1.4 无线传感器网络节点定位的基本原理133

6.2 基于测距的定位技术137

6.2.1 二维空间计算节点位置的基本方法137

6.2.2 三维空间计算节点位置的基本方法140

6.2.3 常见的基于测距的定位技术142

6.2.4 多种其他的定位技术147

6.3 基于RSSI定位算法改进与实现150

6.3.1 RSSI测距原理150

6.3.2 基于RSSI定位算法定位过程150

6.3.3 基于RSSI定位算法不足分析152

6.3.4 基于RSSI定位算法的改进与扩展152

6.4 非测距定位技术159

6.4.1 质心定位算法160

6.4.2 DV-Hop定位算法165

6.4.3 APIT定位算法169

6.4.4 基于APIT定位算法的改进与实现170

6.5 本章小结181

第7章 无线传感器网络目标跟踪技术的研究与应用183

7.1 目标跟踪技术183

7.1.1 基于分层网络的目标跟踪技术184

7.1.2 点对点网络中的目标跟踪技术186

7.2 基于数据融合的目标跟踪188

7.2.1 基于数据融合的WSN节点跟踪系统188

7.2.2 测距及定位技术189

7.2.3 时间同步技术及轨迹预测191

7.2.4 基于数据融合的节点跟踪192

7.3 模糊测距、定位及通信实现192

7.3.1 目标跟踪系统框架193

7.3.2 模糊测距及定位194

7.3.3 通信协议设计196

7.4 目标跟踪仿真试验197

7.4.1 Matlab仿真试验197

7.4.2 GAINS平台试验199

7.5 本章小结201

第8章 WSN数据融合及在机械故障诊断中的应用202

8.1 基于神经网络的WSN数据融合202

8.1.1 人工神经网络在WSN数据融合中的应用202

8.1.2 基于神经网络的融合模型的建立203

8.1.3 复杂机械设备数据融合的功能模型203

8.2 机械故障诊断模型205

8.2.1 循环统计量205

8.2.2 调幅信号循环自相关函数解调分析207

8.2.3 滚动轴承的故障特征209

8.3 无线传感器网络中基于PCA神经网络的数据融合210

8.3.1 主元分析（PCA）神经网络210

8.3.2 基于PCA神经网络的WSN数据融合技术211

8.3.3 基于WSN-PCA-DA的故障诊断212

8.3.4 试验结果分析218

8.4 WSN中基于模糊神经网络的故障诊断219

8.4.1 模糊逻辑及模糊神经网络219

8.4.2 基于WSN-FNN-DA的故障诊断系统226

8.4.3 模糊推理机的建立226

8.4.4 模糊推理机的实现227

8.5 本章小结231

参考文献232