无线传感器网络

该书将理论与实践教学紧密结合，符合当前高校教学改革的形势。通过阅读本书，读者可以清晰地了解无线传感器网络的工作原理，时钟同步、节点定位等关键技术，网络安全技术及综合应用。 

本书根据当前教学改革形势编写完成。在理论教学内容的基础上，增加了应用性较强的实践教学内容。理论教学部分主要包括无线传感器网络的定义、基础、关键技术和安全问题等，并且以目前无线传感器网络中无线通信技术的*方案——ZigBee技术为例，重点阐述了ZigBee技术基础和应用开发流程。实践教学部分主要包括软件平台的搭建、控制器实验、无线通信基础实验以及不同类型拓扑下（点到点、星状、网状）的ZigBee协议栈实验。在掌握本书的无线传感器理论知识和实验操作的基础上可以进行更深层次的开发应用。
本书可以作为普通本科高等院校、高等职业技术学院的计算机网络、通信技术、智能技术等专业的教材，也可以作为计算机、通信、建筑电气、网络管理等领域的工程技术人员的参考书。

该书将理论与实践教学紧密结合，符合当前高校教学改革的形势。通过阅读本书，读者可以清晰地了解无线传感器网络的工作原理，时钟同步、节点定位等关键技术，网络安全技术及综合应用。

目录

第1篇理论部分

第1章概论

1.1无线传感器网络

1.2无线传感器网络的研究现状

1.3无线传感器网络的体系结构

1.3.1传感器节点

1.3.2传感器节点的限制

1.3.3无线传感器网络的网络特征

1.4物联网

1.4.1物联网的发展史

1.4.2物联网的体系架构

1.4.3物联网与无线传感器网络

1.5无线传感器网络的应用领域

1.5.1环境监测

1.5.2军事领域

1.5.3医疗健康

1.5.4物流监控

1.5.5智能家居

1.5.6智能汽车

1.5.7工业检测和自动控制系统的应用

1.5.8空间探测应用

第2章传感器应用基础

2.1传感器概述

2.1.1传感器的定义

2.1.2传感器技术的作用

2.1.3传感器的特性

2.2常用物理量传感器

2.2.1压力传感器

2.2.2超声波传感器

2.2.3温度、湿度传感器

2.2.4烟雾、气体传感器

2.2.5转速、位移、加速度传感器

2.2.6磁阻传感器

第3章无线传感器网络的关键技术

3.1时钟同步技术

3.1.1传感器网络的时间同步机制

3.1.2时间同步协议

3.1.3时间同步的应用示例

3.2节点定位技术

3.2.1概述

3.2.2基于测距的定位方式

3.2.3基于非测距方法的定位方式

3.2.4典型定位应用

3.3网络服务质量保证

3.3.1概述

3.3.2数据融合

3.3.3拥塞控制

3.4无线传感器网络中嵌入式系统软件技术

3.4.1概述

3.4.2TinyOS操作系统

3.4.3后台管理软件

第4章ZigBee技术基础

4.1ZigBee技术简介

4.2IEEE 820.15.4标准

4.2.1概述

4.2.2网络协议栈

4.2.3物理层

4.2.4MAC层

4.3ZigBee中的无线通信技术

4.3.1CSMA/CA

4.3.2DSSS

第5章ZigBee应用开发

5.1ZigBee芯片

5.1.1CC2530射频芯片简介

5.1.2CC2530引脚描述

5.1.3CPU和存储器

5.1.4外部设备

5.2ZigBee硬件开发

5.2.1ZigBee硬件平台介绍

5.2.2无线传感器网通信模块结构

5.2.3无线节点模块

5.2.4电源板与智能主板

5.2.5嵌入式网关(Cortex A8DB开发板)

5.3ZigBee软件开发

5.3.1IAR集成开发环境简介

5.3.2IAR工程的建立及配置

5.3.3编译与调试

5.4ZigBee协议栈

5.4.1TI ZStack协议栈简介

5.4.2TI ZStack软件结构

第6章无线传感器网络安全技术

6.1安全问题概述

6.1.1信息安全面临的障碍

6.1.2安全需求

6.1.3攻击与威胁

6.2路由安全

6.2.1无线传感器网络路由的特点

6.2.2路由攻击的防范

6.2.3安全路由协议

6.3密钥管理

6.3.1数据加密和认证

6.3.2密钥管理方案

6.4入侵检测

6.4.1入侵检测模型

6.4.2入侵检测算法

6.4.3入侵检测的常用方法

第7章综合应用

7.1概述

7.2综合应用

7.2.1教育领域

7.2.2工业领域

7.2.3农业领域

7.2.4建筑领域

7.2.5城市管理无线传感器网

7.2.6医疗卫生领域

7.2.7环境监测

7.2.8仓储物流管理

7.2.9智能家居

7.2.10军事领域

第2篇实践部分

第8章软件平台的搭建

8.1IAR EW8051集成开发环境及其使用

8.1.1IAR安装

8.1.2IAR软件的使用

8.2SmartRF闪存编程器的使用

第9章控制器实验

9.1实验一GPIO控制接口实验

9.2实验二LCD控制实验

9.3实验三CC2530外部中断实验

9.4实验四CC2530定时器实验

9.5实验五CC2530串口通信实验

9.6实验六CC2530 ADC实验

第10章无线通信基础

10.1实验一简单点到点通信实验

10.2实验二CC2530无线通信丢包率测试实验

10.3实验三802.15.4—2.4GHz各信道信号强度测试实验

第11章ZStack协议栈实验——拓扑1（点到点）

11.1实验一吞吐率测试

11.2实验二数据吞吐量测试

第12章ZStack协议栈实验——拓扑2（星状网）和拓扑3（MESH网）

12.1实验一ZStack协议栈星状网通信实验

12.2实验二ZStack协议栈MESH网通信实验

参考文献

前言

无线传感器网络是信息科学领域的一个全新发展方向，在遥控、监测、传感和智能化等高科技应用领域中发挥着重要作用。随着网络和通信技术的进步，无线数据传输与控制的无线传感器网络技术脱颖而出，成为传感技术领域的一大亮点，在智能领域中有着十分广阔的应用空间。近些年，国内相关高校纷纷将无线传感器网络技术纳入电子信息类专业的必修课程中。 本书的特点是在理论教学内容的基础上，增加了大量应用性较强的实践教学内容，以便于读者更快地掌握实际应用无线传感器网络的能力。本书旨在帮助读者对无线传感器网络技术及应用的重点、难点和应用场景有一定的认识和理解，并在掌握理论知识的基础上培养实际应用能力，可作为普通高校本科生无线传感器网络课程的基础教材。
本书共分为两大部分： 理论部分和实践部分。本书具体编写工作分工如下： 第1章和第6章由王利强编写； 第2章、第8章和第9章由杨旭编写； 第3章和第7章由高凤友和赵文慧编写； 第4章、第5章、第10章、第11章和第12章由张巍和赵文慧编写。全书由赵文慧完成校对和统稿。本书参考了大量书刊资料，在此向这些书刊资料的作者表示诚挚的谢意。 感谢北京瀚恒星火科技有限公司董事长暨北京师范大学信息交叉与智能计算研究院副院长李长峰先生在本书编写过程中给予的大力支持。
由于编者水平有限，书中难免会有不妥之处，恳请各位读者和同仁批评指正，提出宝贵的建议和意见。

编者