節(jié)點(diǎn)部署是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一個基本問題,部署效果的好壞直接影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)質(zhì)量的好壞。本書結(jié)合作者長期以來在該領(lǐng)域的研究工作,基于信息融合理論,論述和總結(jié)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的發(fā)展、及所面臨的諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。全書共分三篇,共十六章,內(nèi)容涉及水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署、有向傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署,針對不同種類的傳感器節(jié)點(diǎn),建立了概率感知模型,基于信息融合理論,給出了解決方案,為傳感器網(wǎng)絡(luò)部署提供了新思路。
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負(fù)責(zé)前端無線接入的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是支持物聯(lián)網(wǎng)以及未來移動通信系統(tǒng)的重要技術(shù)基礎(chǔ),如何有效地部署傳感器節(jié)點(diǎn)并提高數(shù)據(jù)可靠性一直是研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要課題。由于無線器傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有可靠性差、冗余性高的特點(diǎn),通過信息融合算法減少數(shù)據(jù)傳輸量、改進(jìn)節(jié)點(diǎn)的部署算法、增加信息的可靠性是提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的有效途徑。
本書圍繞無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署中的熱點(diǎn)和難點(diǎn),以信息融合理論為主線索,基于作者在水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署、有向傳感器網(wǎng)絡(luò)部署、異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)部署等課題中的研究成果,結(jié)合國內(nèi)外重要研究成果展開詳細(xì)的闡述和分析,全書分三篇共16章。針對不同種類的傳感器節(jié)點(diǎn),建立概率感知模型,基于信息融合理論,給出解決方案,為傳感器網(wǎng)絡(luò)部署提供新思路。本書可以作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究人員及廣大對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感興趣的工程技術(shù)人員的參考用書,也可作為高等院校自動化、網(wǎng)絡(luò)、通信、電子等專業(yè)高年級本科生和研究生的學(xué)習(xí)教材。
第1章是緒論,主要介紹無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念、主要特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋部署問題。接下來分為三篇,第一篇是基于信息融合的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署問題研究,其中第2章介紹水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的研究進(jìn)展;第3章介紹基于深度信息的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署;第4章介紹水下傳感器網(wǎng)絡(luò)表面區(qū)域部署算法;第5章介紹混合通信方式的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署;第6章介紹基于信度勢場的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署;第7章介紹基于模糊數(shù)據(jù)融合的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署;第8章介紹基于小分子模型的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署。第二篇是基于信息融合的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)部署,其中第9章介紹有向傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展及常見的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)感知模型;第10章介紹基于概率感知模型的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)部署算法;第11章介紹視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)路徑覆蓋算法;第12章介紹有向傳感器網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)柵欄覆蓋算法。第三篇是基于信息融合的異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署,其中第13章介紹異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)介紹及異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署簡介;第14章介紹感知數(shù)據(jù)類型異構(gòu)的傳感器網(wǎng)絡(luò)部署;第15章介紹基于粗糙集的水下異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署;第16章介紹基于粒子群算法的異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署。
《智能科學(xué)技術(shù)著作叢書:基于信息融合的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署》:
1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
1)時間同步技術(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以采集信息并及時傳送出去為目的,而時間同步是傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)時性的保證,是實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)協(xié)同進(jìn)行工作的前提。時間同步技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基本支撐技術(shù),是實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位、不同節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合、目標(biāo)捕捉等技術(shù)以及各項(xiàng)MAC層協(xié)議的基礎(chǔ)。
2)定位技術(shù)
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)需要定位自己的位置,以實(shí)現(xiàn)目前的大多數(shù)部署策略,并在運(yùn)行工作時,能夠提供目標(biāo)事件發(fā)生的具體位置,所以定位技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基本支撐技術(shù)。
3)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)資源普遍受限,因此通過調(diào)節(jié)傳感器節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率、設(shè)置節(jié)點(diǎn)分簇機(jī)制或采用休眠調(diào)度機(jī)制等方法,以減少網(wǎng)絡(luò)的整體能耗、減少無線通道的相互干擾、鞏固網(wǎng)絡(luò)的連通性等提高網(wǎng)絡(luò)性能的拓?fù)淇刂萍夹g(shù),變得非常重要。
4)數(shù)據(jù)融合技術(shù)
數(shù)據(jù)融合技術(shù)是指通過數(shù)據(jù)壓縮和分類選擇等方法,保留數(shù)據(jù)信息中的有效部分,去除信息數(shù)據(jù)中的冗余及無效部分,達(dá)到減少傳輸數(shù)據(jù)量的方法。數(shù)據(jù)融合以增加節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)處理成本為代價,提高數(shù)據(jù)的可靠性、減少數(shù)據(jù)傳輸能耗和無線信道的干擾。
5)其他關(guān)鍵技術(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)除了上述簡要介紹的幾種關(guān)鍵技術(shù)之外,還有網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、嵌入式操作技術(shù)、無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、應(yīng)用層技術(shù)等相關(guān)技術(shù)。
1.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知技術(shù)在生活中無時不在、無處不在,可應(yīng)用于大多數(shù)的生活環(huán)境,幫助人們深入了解甚至控制周圍環(huán)境。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、民用、工業(yè)、商業(yè)、災(zāi)害應(yīng)急救援甚至宇宙探索方面都有著重要的應(yīng)用。
1)軍事應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為信息時代的產(chǎn)物,在軍事上的指揮部署兵力、情報搜集、信息對抗和戰(zhàn)場救援方面提供技術(shù)支持。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的魯棒性、定位能力和自組織能力,且其節(jié)點(diǎn)成本低廉,在部署到敵方區(qū)域之后采集信息、跟蹤目標(biāo),即使部分遭到破壞,也不會對整個網(wǎng)絡(luò)造成太大的損失,更不會造成人員的傷亡。同時,傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到兵器和作戰(zhàn)單位中后,可以第一時間共享戰(zhàn)場信息,能夠提高軍事打擊的精度,極大地提高各作戰(zhàn)單位的協(xié)調(diào)性。
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