有感于无线传感器网络迅猛上升的发展前景以及国内外研究水平的现实差距，笔者谭励在总结多年相关研究、教学及工程应用的基础上精心编著了《无线传感器网络理论与技术应用》。全书分为上、下两篇，共12章。以当前最新理论成果为基础，系统阐述了无线传感器网络的基本概念、体系结构、核心支撑技术、部署算法以及应用开发实例。

全书结构清晰、内容丰富、叙述深入浅出，既可帮助感兴趣的初学者加深对无线传感器网络相关技术的理解，迅速接触到研究领域的最前沿，也可帮助有一定研究基础的同行巩固研究积累、扩展研究思路。

谭励编著的《无线传感器网络理论与技术应用》结合了近几年无线传感器网络相关方面的最新研究、应用成果，比较全面、系统地介绍了无线传感器网络相关理论与技术。全书分上、下两篇，共12章。上篇主要以传统的静态传感器网络为背景，内容涉及无线传感器网络基本概念、体系结构、研究与发展概况；无线传感器网络的MAC协议；无线传感器网络路由协议；无线传感器网络时间同步技术；基于视频无线传感器网络的图像融合技术；基于声音无线传感器网络的声源定位技术。下篇以更为新颖的移动传感器网络为介绍重点，内容包括虚拟力在移动传感器网络部署中的运用；移动传感器网络中的网络分割问题；移动传感器网络的精确部署技术；混合传感器网络部署增强技术；移动传感器网络动态管理技术。

《无线传感器网络理论与技术应用》既可作为无线传感器相关领域的研究人员以及工程技术人员、爱好者的参考用书，也可作为高等院校计算机、通信、电子和自动化等专业的本科高年级学生和研究生的学习教材。

前言

上篇 静态传感器网络

 第1章 无线传感器网络概述1

1.1 无线传感器网络的基本概念1

1.2 无线传感器的体系结构3

 1.2.1 传感器网络的结构3

 1.2.2 传感器的节点结构4

 1.2.3 传感器网络通信体系结构4

1.3 无线传感器网络的特点及优势5

1.4 无线传感器网络的应用7

1.5 无线传感器网络研究及发展概况9

参考文献11

 第2章 无线传感器网络的MAC协议13

2.1 MAC协议概述13

2.2 IEEE 802.11 MAC协议15

2.3 斑马MAC协议18

2.4 漏斗MAC协议20

2.5 TRAMA协议21

 2.5.1 TRAMA协议概述21

 2.5.2 TRAMA协议组成22

 2.5.3 访问方式与相邻节点协议23

 2.5.4 传输时间安排交换协议23

参考文献24

 第3章 无线传感器网络的路由协议26

3.1 路由协议概述26

3.2 低能量自适应分群分层协议27

3.3 两层数据分发协议31

参考文献33

 第4章 无线传感器网络时间同步技术35

4.1 传感器网络的时间同步概述35

4.2 典型的无线传感器网络时间同步方法分析36

 4.2.1 无线传感器网络时间同步基本原理36

 4.2.2 时间同步性能指标38

 4.2.3 典型的时间同步算法39

 4.2.4 典型算法性能分析46

4.3 改进的RBS和TPSN时间同步方法48

 4.3.1 RBS改进算法49

 4.3.2 TPSN改进算法56

4.4 本章小结62

参考文献62

 第5章 基于注意的融合算法在视频传感器网络中的应用64

5.1 视频传感器网络简介64

5.2 基于注意的多质量图像融合66

 5.2.1 设计原理及系统模型66

 5.2.2 节点的部署66

 5.2.3 层间节点视图区域的映射67

 5.2.4 高层节点基于动态注意的唤醒机制68

 5.2.5 低层节点图像的采集与预处理69

 5.2.6 多质量图像的融合70

 5.2.7 高层节点的融合算法71

5.3 实验结果71

 5.3.1 基于区域映射的多质量图像融合72

 5.3.2 基于静态注意的多质量图像融合72

5.4 本章小结74

参考文献74

 第6章 无线传感器网络声源定位技术76

6.1 影响声源定位的主要因素76

6.2 声音信号的采集77

 6.2.1 声音传感器的特征分析77

 6.2.2 信号采集条件78

 6.2.3 采样频率选择78

 6.2.4 前端信号放大78

6.3 数据处理与参数提取79

 6.3.1 目标特征提取79

 6.3.2 数据处理79

6.4 定位算法几何模型82

 6.4.1 圆周定位算法82

 6.4.2 双曲线定位算法83

 6.4.3 角度测量定位算法83

6.5 传统声源定位方式84

 6.5.1 传统声源定位分类84

 6.5.2 TDOA声源算法85

6.6 无线传感器网络声源定位算法85

6.7 声源定位原型系统的设计和实现89

 6.7.1 系统设计89

 6.7.2 编程与实现96

6.8 本章小结105

参考文献105

下篇 移动传感器网络

 第7章 移动传感器网络概述106

7.1 移动传感器网络的特点及应用106

7.2 部署问题的性能评价107

 7.2.1 覆盖率108

 7.2.2 重叠率109

 7.2.3 覆盖重数109

 7.2.4 丢失质量110

 7.2.5 节点密度110

 7.2.6 均匀度110

 7.2.7 部署时间110

 7.2.8 连通性111

 7.2.9 节点平均移动距离111

7.3 国内外研究现状112

 7.3.1 几何向量法112

 7.3.2 基于网格划分113

 7.3.3 人工势场算法113

 7.3.4 虚拟力算法115

 7.3.5 Delaunay三角形和人工势场技术115

7.4 问题的引出116

参考文献117

 第8章 虚拟力在移动传感器网络部署中的运用119

8.1 虚拟力算法基本原理119

8.2 问题描述120

8.3 快速自部署算法121

 8.3.1 节点模型122

 8.3.2 作用力公式122

 8.3.3 节点的运动方程124

 8.3.4 快速部署算法描述124

8.4 仿真与性能分析125

 8.4.1 实例研究126

 8.4.2 与VOR算法的对比分析127

8.5 本章小结130

参考文献130

 第9章 移动传感器网络的分割问题132

9.1 覆盖与连通132

9.2 网络分割问题分析133

9.3 抗分割的移动传感器网络自部署算法135

 9.3.1 抗分割自部署算法模型136

 9.3.2 算法的节点模型136

 9.3.3 作用力公式及运动方程137

 9.3.4 算法描述138

9.4 改进的多中心自部署算法139

 9.4.1 算法的节点模型139

 9.4.2 MCDA描述139

9.5 仿真与结果分析140

 9.5.1 APSDA实例研究141

 9.5.2 与VFA的对比实验及分析143

 9.5.3 MCDA的实例研究146

9.6 本章小结149

参考文献149

 第10章 移动传感器网络的精确部署问题151

10.1 精确部署的思想151

10.2 部署时间与平均移动距离151

10.3 Prioritybased算法152

10.4 面向目标精确部署算法153

 10.4.1 TPSA部署原理153

 10.4.2 算法的节点模型153

 10.4.3 作用力公式及运动方程154

 10.4.4 TPSA描述155

10.5 仿真与性能分析157

 10.5.1 实例研究157

 10.5.2 与Prioritybased算法的对比实验及分析157

 10.5.3 部署时间的实验结果及分析160

 10.5.4 平均移动距离的实验结果及分析161

 10.5.5 最大移动距离的实验结果及分析162

10.6 本章小结162

参考文献162

 第11章 混合传感器网络部署增强技术164

11.1 混合无线传感器网络概念164

11.2 相关算法分析165

 11.2.1 Bidding protocol算法166

 11.2.2 Cell Density based算法168

 11.2.3 HSDA介绍168

11.3 问题描述169

11.4 混合传感器网络部署增强算法170

 11.4.1 混合传感器网络的结构模型与部署原理170

 11.4.2 VFDEA的节点模型173

 11.4.3 作用力公式与运动方程173

 11.4.4 VFDEA描述174

11.5 仿真与性能分析176

 11.5.1 实例研究176

 11.5.2 与HSDA的对比实验及分析182

11.6 本章小结184

参考文献185

 第12章 移动传感器网络动态管理技术187

12.1 无线传感器网络的拓扑控制187

12.2 网络的扩张与收缩187

12.3 多密度部署方法189

 12.3.1 多密度部署问题分析190

 12.3.2 MDDA的节点模型190

 12.3.3 作用力公式及运动方程191

 12.3.4 MDDA描述191

 12.3.5 仿真与结果分析192

12.4 网络的迁移194

12.5 本章小结196

参考文献197