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出版者:北京 电子工业出版社

作者:郑和喜

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2010-12

价格:49.00元

装帧:

isbn号码:9787121124532

丛书系列:

图书标签:

• 物联网
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• 通信
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• 物联网
• 无线传感器网络
• RFID
• 传感器网络
• 数据通信
• 嵌入式系统
• 射频识别
• 智能感知
• 应用技术
• 计算机科学

《无线网络与传感器技术前沿探索》 内容提要： 本书深入剖析了当前无线网络技术与传感器技术领域的前沿发展趋势、核心理论基础以及实际应用挑战。全书共分六个部分，系统性地涵盖了从底层物理层到高层应用架构的广泛内容，旨在为读者提供一个全面且深入的技术视野。 第一部分：无线通信技术基础与演进 本部分聚焦于新一代无线通信系统的基础理论与关键技术。详细阐述了频谱资源管理、信道编码理论在复杂无线环境中的优化策略。重点探讨了5G/6G 网络架构的演进方向，包括毫米波（mmWave）通信的传播特性、大规模多输入多输出（Massive MIMO）技术在提升频谱效率中的作用，以及非地面网络（NTN）在覆盖扩展上的潜力。同时，深入解析了认知无线电（CR）技术在动态频谱共享中的实现机制，以及先进的调制解调技术，如正交频分复用（OFDM）的最新改进，为构建高效、可靠的无线链路奠定了理论基础。 第二部分：先进传感器技术与数据采集 本章全面梳理了新型传感器的设计原理、材料科学进展及其在数据采集中的应用。内容涵盖了MEMS 传感器（如加速度计、陀螺仪、压力传感器）的微纳制造工艺与标定技术。特别关注了环境监测传感器（如气体传感器、生物传感器）的灵敏度、选择性与长期稳定性问题。此外，本书详细介绍了非接触式传感技术，包括激光雷达（LiDAR）和超声波传感器的原理与三维环境重构能力。对于数据采集环节，重点讨论了低功耗模数转换（ADC）的设计，以及传感器原始数据的预处理与初步特征提取技术，以应对海量异构数据的挑战。 第三部分：低功耗广域网络（LPWAN）与自组织网络 本部分专注于解决物联网场景中，尤其是在大规模、偏远区域部署中对低功耗和长距离通信的需求。深入分析了LoRaWAN、NB-IoT (窄带物联网) 和 Sigfox 等主流 LPWAN 技术的协议栈、功耗模型与覆盖范围测试方法。随后，本书转向自组织网络（SON）的理论构建，探讨了在没有中心基础设施支持的情况下，网络节点的自配置、自优化与自修复机制。详细介绍了Ad Hoc 网络和移动自组织网络（MANET）的路由协议（如 AODV、DSR）的性能评估，并讨论了如何利用Mesh 组网技术增强网络的鲁棒性和冗余性。 第四部分：网络安全、隐私保护与信任机制 在万物互联的背景下，网络安全和数据隐私成为核心议题。本章系统性地探讨了物联网环境中面临的特有安全威胁，如物理层安全、设备侧的固件篡改和侧信道攻击。详细介绍了轻量级加密算法（如 ChaCha20、SPECK）在资源受限设备上的实现与性能权衡。在隐私保护方面，阐述了差分隐私（Differential Privacy）技术在聚合数据发布中的应用，以确保个体信息的不可识别性。此外，本书对基于区块链（Blockchain）的分布式信任机制在设备身份认证和数据完整性验证中的应用潜力进行了深入的案例分析。 第五部分：边缘计算（Edge Computing）与分布式智能 本部分聚焦于如何将计算和存储能力推向网络边缘，以满足低延迟和高带宽应用的需求。详细解析了边缘计算的架构模型（如云-边-端协同），以及任务卸载（Task Offloading）的优化策略，包括决策算法和通信开销分析。重点讨论了联邦学习（Federated Learning）如何在边缘节点分布式地训练共享模型，同时保护本地数据的隐私。书中还涵盖了实时数据流处理框架（如 Apache Flink 在边缘的应用）和轻量级机器学习模型（如 TinyML）的部署与优化，以实现本地化的实时决策能力。 第六部分：特定领域应用案例与未来趋势展望 本部分通过具体的行业应用案例，展示了前述技术的综合应用。案例包括：智能电网中的状态监测与优化、高精度农业中的环境和作物健康管理系统、以及工业互联网（IIoT）中的预测性维护方案。最后，本书对空天地一体化网络的融合趋势、量子通信在保障未来网络安全中的角色，以及完全自主运行的智能感知系统的长期发展方向进行了前瞻性论述。 读者对象： 本书适合于网络工程、电子信息、计算机科学等相关专业的高年级本科生、研究生，以及致力于在无线通信、传感器网络、边缘计算和物联网应用领域进行研发和系统集成工作的工程师与技术人员。阅读本书需要具备一定的通信原理、数据结构和概率论基础。

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如果说这本书有什么让我感到意外的惊喜，那一定是在跨学科知识整合上的强大能力。它不仅仅是一本纯粹的电子信息工程参考书，更像是一本融合了管理学思维的综合指南。例如，在讨论大规模部署的成本效益分析时，作者巧妙地引入了项目管理的风险评估模型，将技术风险（如传感器漂移、节点故障率）量化，并结合供应链的波动性进行综合评估。这种将技术实现与商业可行性挂钩的视角，极大地拓宽了我对物联网项目成功的定义。我过去常陷入技术细节的泥潭，难以跳出来审视全局，但这本书提供了一个“从上至下”的视角转换工具。书中对标准制定流程的剖析，也让我对行业生态有了更清晰的认识，理解了为什么某些技术会胜出，某些则会被市场淘汰，这不仅仅是技术优劣的问题，更牵扯到联盟博弈和商业策略。这种宏观与微观结合、技术与商业并重的处理方式，让这本书的价值远远超出了单纯的技术手册范畴，它更像是一个赋能者，帮助读者建立起一个更全面、更成熟的系统思维框架。

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本书在内容的前沿性上做得非常出色，它似乎拥有一双能看透未来几年技术发展趋势的眼睛。我特别关注了其中关于异构网络接入与融合的部分，传统教材大多还停留在对802.15.4协议栈的深入挖掘，而这本书已经将目光投向了LPWAN技术（如NB-IoT、LoRa）与5G切片技术在海量设备连接中的协同工作机制。作者对这些新兴领域的分析不是基于最新的白皮书的简单复述，而是加入了自己对这些技术未来兼容性挑战的深刻洞察。例如，书中对于“时间同步在超低功耗广域网中的挑战与缓解策略”的讨论，涉及到了对未来频谱管理可能性的前瞻性预测，这对于正在规划下一代物联网架构的企业来说，具有极强的指导意义。此外，书中对数据隐私保护在去中心化网络架构中的最新进展也有所涉猎，虽然涉及内容不多，但选取的都是最具颠覆性的研究方向，足见作者紧跟学术前沿的敏锐嗅觉。它提供了一个看待当前技术热点、并预判其长期影响的成熟视角。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的封面，让人在书架上就能感受到它内在的厚重与专业性。初翻开扉页，那种油墨的清香混合着纸张本身的质感，立刻把我带入了一种沉浸式的学习氛围。我尤其欣赏作者在章节排版上的用心，字体选择清晰易读，段落之间的留白恰到好处，即便是面对密集的公式和技术图表时，眼睛也不会感到过分疲劳。清晰的目录结构就像一张精确的导航图，让我能迅速定位到我最关心的部分，比如对最新传感器节点功耗优化策略的探讨，那部分图例的绘制得极其精细，每一个参数的变化趋势都通过曲线图直观地呈现出来，这对于我们这些需要将理论付诸实践的工程师来说，简直是福音。而且，书中大量的案例分析部分，都不是那种空泛的理论推导，而是紧密结合了实际工业场景，比如在智慧农业中如何通过优化多跳路由协议来保证数据传输的可靠性，那种深入骨髓的细节描写，让我仿佛身临其境地参与了项目的每一个环节。整体来看，这本书在视觉传达和阅读体验上，无疑是下足了功夫的，绝对是能让人爱不释手的工具书。

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这本书的叙事风格，有一种独特的、近乎“口述历史”的娓娓道来感，这在技术书籍中是相当罕见的。它没有那种教科书式的生硬和刻板，反而充满了作者在多年一线研发经验中沉淀下来的智慧和幽默感。读到关于早期节点部署失败教训的章节时，作者用一种近乎讲故事的方式，描述了某个项目组是如何因为低估了环境温湿度对电池寿命的影响而导致项目延期的，那种“过来人”的经验之谈，比任何枯燥的规范都来得深刻。这种接地气的表达，极大地降低了阅读的心理门槛。例如，在介绍数据融合技术时，作者并非直接抛出卡尔曼滤波或粒子滤波的数学表达式，而是先用一个“迷雾中找寻目标”的场景来类比，帮助读者建立直观的理解，然后再逐步引入数学模型，使得抽象的概念变得具象化、可感知。这种教学上的循序渐进和人文关怀，让学习过程不再枯燥乏味，更像是一场与领域专家的深度对话，让人感觉知识的获取是自然而然发生的过程，而不是被动灌输的结果。

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这本书的理论深度和广度，可以说是达到了一个令人惊叹的高度，它不像市面上很多入门读物那样停留在概念的浅层介绍，而是毫不避讳地深入到核心算法和底层协议的精妙之处。我尤其佩服作者对于无线信道建模的阐述，那种将物理层面的衰落、多径效应与网络层面的资源调度紧密结合的分析框架，展现了深厚的学术功底。书中对不同MAC协议（比如基于竞争和基于调度的差异）的性能对比分析，不仅仅停留在吞吐量和时延的对比，更引入了能量效率和可扩展性的多维度考量，这对于我进行系统级架构设计时，提供了极其宝贵的决策依据。我记得有一章专门讨论了安全威胁在物联网边缘节点上的传播模型，作者没有简单地罗列攻击类型，而是构建了一个基于博弈论的动态防御模型，逻辑推演严密，论证过程层层递进，即便是像我这样对密码学接触不深的人，也能勉强跟上作者的思路，这无疑是高水平教材的标志。这本书要求读者具备一定的数学基础，但其精妙之处在于，它将复杂的数学工具完美地“工具化”了，让读者能专注于解决实际问题，而不是被公式本身困住。

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