Wireless Sensor and Actor Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Miri, Ali 编

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2008-6

价格:$ 168.37

装帧:

isbn号码:9780387094403

丛书系列:

图书标签:

• 无线传感器网络
• 传感器网络
• 物联网
• WSAN
• 无线通信
• 嵌入式系统
• 网络协议
• 数据采集
• 智能感知
• 边缘计算

智能感知与协同行动的基石：传感器与执行器网络的创新应用 在信息爆炸与智能化浪潮席卷全球的今天，我们正以前所未有的速度迈向一个万物互联、数据驱动的未来。在这个宏伟的蓝图中，一个关键的组成部分正悄然崛起，并以前所未有的深度和广度渗透到我们生活的方方面面——那就是高效、可靠且智能化的信息采集与反馈系统。本书旨在深入探讨构建这类系统的核心技术与前沿理论，揭示它们如何在复杂环境中实现精细感知、智能决策与协同执行，最终驱动现实世界的深刻变革。 我们生活的世界日益变得“智能”，这并非魔法，而是无数精心设计的系统在幕后辛勤工作的结果。从监测城市空气质量、管理农田灌溉，到守护工业生产线的安全运行、实现智能家居的便捷生活，乃至探索遥远星球的未知奥秘，都需要对环境进行实时、精准的感知，并根据感知到的信息作出快速、恰当的响应。传感器，作为人类感官的延伸，能够采集物理世界的各类信号，如温度、湿度、光照、压力、振动、化学成分等；而执行器，则是实现物理世界动作的关键，它们可以控制阀门开关、调节电机转速、驱动机械臂运动、点亮指示灯等。将这些传感器与执行器通过高效的网络连接起来，并赋予它们协同工作的能力，便构成了我们所称的“传感器与执行器网络”（Sensor and Actor Networks，简称 SANs）。 本书并非仅仅介绍这些独立组件的规格或工作原理，而是聚焦于它们如何被有机地组织、管理和优化，形成一个能够完成复杂任务的整体。我们首先将从网络架构与拓扑设计的视角出发，审视不同场景下最适宜的网络组织形式。这包括了中心化、分布式、分层式等多种架构的优劣分析，以及节点部署策略、通信链路选择、路由协议设计等核心问题。例如，在广域环境下，我们需要考虑如何构建一个低功耗、长距离的通信网络，以覆盖大片区域并保证数据的及时传输；而在室内环境，则可能需要更密集、更高带宽的连接，以支持更精细的控制和更丰富的交互。我们将探讨各种拓扑结构（如星型、总线型、网状型、树型等）在不同应用场景下的适用性，以及如何通过优化拓扑来提高网络的连通性、鲁棒性和能源效率。 接着，我们将深入探讨通信协议与数据传输的关键技术。在传感器与执行器网络中，数据传输的效率、可靠性以及能耗是至关重要的考量因素。本书将详细阐述低功耗广域网（LPWAN）、无线个人区域网（WPAN）、无线局域网（WLAN）等不同通信技术在 SANs 中的应用，并重点分析面向这类网络的特有通信协议，如基于 IEEE 802.15.4 的 Zigbee、Thread，以及 LoRaWAN 等。我们将解析这些协议在数据包格式、帧同步、信道接入、冲突避免、差错控制等方面的设计理念，以及如何通过调整参数来平衡传输速率、延迟和能耗。此外，对数据压缩、分块传输、聚合以及安全传输机制的研究，也将帮助读者理解如何在资源受限的网络环境中实现高效的数据流通。 网络管理与资源调度是确保传感器与执行器网络高效稳定运行的另一大支柱。随着网络规模的不断扩大和节点数量的激增，如何有效地管理海量节点、分配有限的计算和通信资源，成为一个严峻的挑战。本书将探讨诸如节点发现与加入、拓扑维护、故障检测与恢复、负载均衡、服务质量（QoS）保证等关键问题。我们将审视各种分布式管理机制，以及如何在不依赖中心服务器的情况下实现网络的自组织和自愈合。对于资源调度，我们将分析如何根据任务需求、节点状态和网络拓扑，动态地分配计算能力、通信带宽和能量资源，以最大化网络整体性能并延长网络寿命。 异构性与互操作性是当今传感器与执行器网络发展的重要趋势。在现实应用中，我们常常需要集成不同厂商、不同技术标准、不同功能的传感器和执行器，以构建更强大、更灵活的系统。本书将关注如何处理网络中的异构性问题，包括不同设备接口的适配、数据格式的转换、协议栈的兼容以及平台无关的应用程序开发。我们将探讨语义互操作性，即如何使不同设备能够理解彼此发送的数据和指令，从而实现更深层次的协同。 标准化组织和互操作性框架的研究，也将为读者提供实际的解决方案和参考。 安全与隐私是任何网络系统不可忽视的环节，尤其是在传感器与执行器网络处理敏感信息或控制关键基础设施时。本书将全面审视 SANs 面临的安全威胁，包括节点被非法接入、数据被窃听或篡改、拒绝服务攻击、身份伪造等。我们将深入探讨适用于资源受限网络的加密技术、认证机制、访问控制策略以及安全路由协议。同时，隐私保护也将是重点关注的内容，我们将分析如何匿名化、差分隐私等技术来保护用户数据和传感器感知信息的隐私。 能源效率与可持续性是传感器与执行器网络设计的核心挑战，尤其是在移动或远程部署场景下，能量供应可能受限。本书将系统性地研究提升网络能源效率的各种策略。这包括低功耗硬件设计、节能通信协议、智能休眠与唤醒机制、能量采集技术（如太阳能、振动能）、以及能量感知型路由和调度算法。我们还将探讨如何通过优化网络整体功耗，实现网络的长期稳定运行，并减少对电池更换或外部供电的依赖。 应用领域与前沿展望部分，我们将跳出技术本身，将所学知识应用于实际场景。本书将广泛探讨传感器与执行器网络在智慧城市（智能交通、环境监测、公共安全）、工业自动化（智能制造、预测性维护）、智慧农业（精准灌溉、病虫害监测）、医疗健康（远程监测、智能医疗设备）、环境科学（生态监测、灾害预警）等众多领域的创新应用。我们将分析不同应用场景对网络的需求特点，并展示前沿研究如何解决这些挑战。最后，本书将对未来传感器与执行器网络的发展趋势进行展望，包括人工智能与机器学习在 SANs 中的深度融合、边缘计算的应用、5G/6G 通信技术的影响、以及更高级别的自主性与智能性等。 总而言之，本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，理解传感器与执行器网络作为支撑智能化系统运转的基石所具备的强大能力。通过掌握网络架构、通信技术、管理策略、安全机制和能源优化等关键知识，读者将能够设计、部署和管理高效、可靠、安全的传感器与执行器网络，从而为构建一个更加互联、智能和可持续的未来贡献力量。

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