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随机部署无线传感器网络
作者：陈曦 著
出版社：清华大学出版社
出版时间：2017-10-01
ISBN：9787302476702
定价：¥42.00
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内容简介
本书针对随机部署的无线传感器网络， 分析网络覆盖性能的基本特性并设计出非完全覆盖的节点工作模式；分析传感器网络以大概率捕捉动态目标的节点调度机制与节点工作模式对覆盖性能及网络寿命的影响；进一步提出以概率转发的多路由通信协议. 最后介绍基于能量强度的多目标声源定位及目标个数的估计方法与基于 Mica传感器系统的目标定位与跟踪的实验. 本书可供高等院校相关专业的研究生以及从事无线传感器网络的研究和应用的人员参考.
作者简介
暂缺《随机部署无线传感器网络》作者简介
目录
第 1章绪论 .1
1.1无线传感器网络概述 .1
1.2无线传感器网络的研究内容 .3
1.3无线传感器网络的应用 6
1.4本书的内容与结构 .8
第 2章无线传感器网络覆盖问题 .9
2.1覆盖问题的几个要素 .9
2.1.1节点的感知模型 .9
2.1.2覆盖类型 . 10
2.1.3节点的部署方式 . 10
2.1.4节点的调度方式 . 11
2.2覆盖问题的研究现状 . 12
2.2.1基于节点位置信息的覆盖配置 . 13
2.2.2基于节点工作概率的覆盖配置 . 15
2.2.3基于局部环境信息的覆盖配置 . 16
2.2.4动态目标探测和异构网络 16
2.3覆盖问题的难点 17
第 3章随机部署网络覆盖性能. 18
3.1同构网络的点覆盖 . 18
3.1.1点覆盖的概率 . 19
3.1.2完全覆盖与点覆盖的比较 20
3.1.3节点以一定概率工作下的点覆盖的概率 20
3.1.4边界效应的分析 . 22
3.2异构网络的点覆盖 . 25
3.2.1点覆盖的概率 . 25
3.2.2性能与成本的优化 26
3.3仿真实验 29
3.3.1同构网络的仿真实验 . 29
3.3.2异构网络的仿真实验 . 31
随机部署无线传感器网络
3.4总结 . 33
第 4章比例覆盖配置 34
4.1基于定位的比例覆盖配置 . 34
4.1.1责任区域的概念及性质 . 35
4.1.2比例覆盖配置协议 38
4.1.3仿真实验 . 39
4.2免定位的比例覆盖配置 42
4.2.1责任区域 . 42
4.2.2站岗协议 . 44
4.2.3仿真实验 . 46
4.3总结 . 49
第 5章动态目标的探测. 50
5.1节点状态切换机制 . 50
5.2动态目标探测的性能分析 . 51
5.2.1单个传感器的探测概率 . 51
5.2.2给定路径下的目标探测概率 . 54
5.2.3探测到目标的传感器节点的个数 56
5.3应用实例 57
5.3.1森林火灾监测系统设计 . 57
5.3.2边境监测系统设计与优化 58
5.4总结 . 61
第 6章传感器网络的随机调度算法 63
6.1网络模型描述 . 63
6.2随机调度机制 . 64
6.2.1能耗分析 . 64
6.2.2工作概率的动态调节 . 66
6.2.3时间同步与网络连通性 . 68
6.2.4调度算法性能测试 68
6.3节点故障模型下的调度机制 . 72
6.3.1节点发生故障的模型 . 72
6.3.2考虑节点故障的调度算法 73
6.4网络性能的改进 75
6.4.1动态工作概率的修正 . 75
6.4.2周期长度的选取 . 76
6.4.3仿真实验 . 77
6.5总结 . 78
目录
第 7章概率转发路由协议 . 79
7.1路由协议 79
7.1.1常见网络拓扑结构 80
7.1.2路由协议的研究现状 . 82
7.2概率转发模型 . 83
7.2.1概率转发协议描述 84
7.2.2转发概率分析 . 84
7.3仿真软件 ns2与 ProFor的仿真 87
7.3.1仿真软件 ns2. 87
7.3.2 ProFor的仿真 . 89
7.4 ProFor的仿真结果及其分析 93
7.4.1概率转发的仿真过程 . 93
7.4.2单次转发 . 94
7.4.3概率转发的仿真结果 . 94
7.5总结 . 97
第 8章概率转发协议的扩展 98
8.1考虑丢包率的概率转发协议 . 98
8.1.1转发概率分析 . 99
8.1.2仿真结果分析 . 100
8.1.3误码率对数据传输成功率的影响 105
8.2数据包合并转发机制 . 105
8.2.1合并转发机制分析 106
8.2.2数据包合并的仿真 108
8.3概率转发协议的节点能耗 . 109
8.3.1同源节点转发的分析 . 109
8.3.2转发次数的仿真统计与分析 . 110
8.3.3关于节点转发次数的总结 113
8.4节点状态切换与多基站 113
8.4.1节点状态切换机制 113
8.4.2关于基站的讨论 . 114
8.5总结 . 115
第 9章基于能量强度的多目标声源定位 . 116
9.1目标定位与跟踪的研究现状 . 117
9.2目标个数已知的多目标定位 . 119
9.2.1声音能量强度测量模型 . 120
9.2.2基于最大似然估计的多目标定位 121
9.2.3基于目标初始化的多目标定位算法 . 123
随机部署无线传感器网络
9.2.4多目标定位算法的仿真与分析 . 126
9.3目标个数的估计问题 . 128
9.3.1基于聚类的目标个数的估计 . 129
9.3.2基于模型最小描述长度的目标个数估计 135
9.3.3目标个数估计的仿真与分析 . 137
9.4总结 . 139
第 10章实验研究：目标定位方法 140
10.1 MICA系统 . 140
10.1.1 MICA的硬件系统 . 140
10.1.2 TinyOS软件系统 142
10.1.3网络和基站的接口实现 143
10.2常用的目标定位方法 143
10.2.1基于测距的目标定位方法 . 143
10.2.2免测距的目标定位方法 144
10.3三种测距方法的实验结果 . 145
10.3.1利用电磁波信号强度测距 . 145
10.3.2利用声音信号强度测距 146
10.3.3利用声音信号的传播时间测距 147
10.4不同定位方法的实验结果 . 148
10.4.1基于测距的定位方法 148
10.4.2免测距的定位方法 . 149
10.5总结 . 150
参考文献 . 151
1.1无线传感器网络概述 .1
1.2无线传感器网络的研究内容 .3
1.3无线传感器网络的应用 6
1.4本书的内容与结构 .8
第 2章无线传感器网络覆盖问题 .9
2.1覆盖问题的几个要素 .9
2.1.1节点的感知模型 .9
2.1.2覆盖类型 . 10
2.1.3节点的部署方式 . 10
2.1.4节点的调度方式 . 11
2.2覆盖问题的研究现状 . 12
2.2.1基于节点位置信息的覆盖配置 . 13
2.2.2基于节点工作概率的覆盖配置 . 15
2.2.3基于局部环境信息的覆盖配置 . 16
2.2.4动态目标探测和异构网络 16
2.3覆盖问题的难点 17
第 3章随机部署网络覆盖性能. 18
3.1同构网络的点覆盖 . 18
3.1.1点覆盖的概率 . 19
3.1.2完全覆盖与点覆盖的比较 20
3.1.3节点以一定概率工作下的点覆盖的概率 20
3.1.4边界效应的分析 . 22
3.2异构网络的点覆盖 . 25
3.2.1点覆盖的概率 . 25
3.2.2性能与成本的优化 26
3.3仿真实验 29
3.3.1同构网络的仿真实验 . 29
3.3.2异构网络的仿真实验 . 31
随机部署无线传感器网络
3.4总结 . 33
第 4章比例覆盖配置 34
4.1基于定位的比例覆盖配置 . 34
4.1.1责任区域的概念及性质 . 35
4.1.2比例覆盖配置协议 38
4.1.3仿真实验 . 39
4.2免定位的比例覆盖配置 42
4.2.1责任区域 . 42
4.2.2站岗协议 . 44
4.2.3仿真实验 . 46
4.3总结 . 49
第 5章动态目标的探测. 50
5.1节点状态切换机制 . 50
5.2动态目标探测的性能分析 . 51
5.2.1单个传感器的探测概率 . 51
5.2.2给定路径下的目标探测概率 . 54
5.2.3探测到目标的传感器节点的个数 56
5.3应用实例 57
5.3.1森林火灾监测系统设计 . 57
5.3.2边境监测系统设计与优化 58
5.4总结 . 61
第 6章传感器网络的随机调度算法 63
6.1网络模型描述 . 63
6.2随机调度机制 . 64
6.2.1能耗分析 . 64
6.2.2工作概率的动态调节 . 66
6.2.3时间同步与网络连通性 . 68
6.2.4调度算法性能测试 68
6.3节点故障模型下的调度机制 . 72
6.3.1节点发生故障的模型 . 72
6.3.2考虑节点故障的调度算法 73
6.4网络性能的改进 75
6.4.1动态工作概率的修正 . 75
6.4.2周期长度的选取 . 76
6.4.3仿真实验 . 77
6.5总结 . 78
目录
第 7章概率转发路由协议 . 79
7.1路由协议 79
7.1.1常见网络拓扑结构 80
7.1.2路由协议的研究现状 . 82
7.2概率转发模型 . 83
7.2.1概率转发协议描述 84
7.2.2转发概率分析 . 84
7.3仿真软件 ns2与 ProFor的仿真 87
7.3.1仿真软件 ns2. 87
7.3.2 ProFor的仿真 . 89
7.4 ProFor的仿真结果及其分析 93
7.4.1概率转发的仿真过程 . 93
7.4.2单次转发 . 94
7.4.3概率转发的仿真结果 . 94
7.5总结 . 97
第 8章概率转发协议的扩展 98
8.1考虑丢包率的概率转发协议 . 98
8.1.1转发概率分析 . 99
8.1.2仿真结果分析 . 100
8.1.3误码率对数据传输成功率的影响 105
8.2数据包合并转发机制 . 105
8.2.1合并转发机制分析 106
8.2.2数据包合并的仿真 108
8.3概率转发协议的节点能耗 . 109
8.3.1同源节点转发的分析 . 109
8.3.2转发次数的仿真统计与分析 . 110
8.3.3关于节点转发次数的总结 113
8.4节点状态切换与多基站 113
8.4.1节点状态切换机制 113
8.4.2关于基站的讨论 . 114
8.5总结 . 115
第 9章基于能量强度的多目标声源定位 . 116
9.1目标定位与跟踪的研究现状 . 117
9.2目标个数已知的多目标定位 . 119
9.2.1声音能量强度测量模型 . 120
9.2.2基于最大似然估计的多目标定位 121
9.2.3基于目标初始化的多目标定位算法 . 123
随机部署无线传感器网络
9.2.4多目标定位算法的仿真与分析 . 126
9.3目标个数的估计问题 . 128
9.3.1基于聚类的目标个数的估计 . 129
9.3.2基于模型最小描述长度的目标个数估计 135
9.3.3目标个数估计的仿真与分析 . 137
9.4总结 . 139
第 10章实验研究：目标定位方法 140
10.1 MICA系统 . 140
10.1.1 MICA的硬件系统 . 140
10.1.2 TinyOS软件系统 142
10.1.3网络和基站的接口实现 143
10.2常用的目标定位方法 143
10.2.1基于测距的目标定位方法 . 143
10.2.2免测距的目标定位方法 144
10.3三种测距方法的实验结果 . 145
10.3.1利用电磁波信号强度测距 . 145
10.3.2利用声音信号强度测距 146
10.3.3利用声音信号的传播时间测距 147
10.4不同定位方法的实验结果 . 148
10.4.1基于测距的定位方法 148
10.4.2免测距的定位方法 . 149
10.5总结 . 150
参考文献 . 151
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