Wireless Sensor and Actuator Networks

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

出版者:
作者:Verdone, Roberto/ Dardari, Davide/ Mazzini, Gianluca/ Conti, Andrea
出品人:
页数:392
译者:
出版时间:2008-3
价格:818.00元
装帧:
isbn号码:9780123725394
丛书系列:
图书标签:
  • 无线传感器网络
  • 传感器网络
  • 物联网
  • 无线通信
  • 嵌入式系统
  • 低功耗设计
  • 网络协议
  • 数据采集
  • 智能感知
  • WSN
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具体描述

When choosing the technology options to develop a wireless sensor network (WSN), it is vital that their performance levels can be assessed for the type of application intended. This book describes the different technology options - MAC protocols, routing protocols, localisation and data fusion techniques - and provides the means to numerically measure their performance, whether by simulation, mathematical models or experimental test beds. Case studies, based on the authors' direct experience of implementing wireless sensor networks, describe the design methodology and the type of measurements used, together with samples of the performance measurements attained.

The book will enable you to answer vital questions such as:

* How long will my network remain alive given the amount of sensing required of it?

* For how long should I set the sleeping state of my motes?

* How many sensors should I distribute to meet the expected requirements of the application?

* What type of throughput should I expect as a function of the number of nodes deployed and the radio interface chosen (whether it be Bluetooth or Zigbee)?

* How is the Packet Error Rate of my Zigbee motes affected by the selection of adjacent frequency sub bands in the ISM 2.4GHz band?

* How is the localisation precision dependant on the number of nodes deployed in a corridor?

Communications and signal processing engineers, researchers and graduate students working in wireless sensor networks will find this book an invaluable practical guide to this important technology.

"This book gives a proper balance between theory and application; it is a book for those R&D engineers that want to appreciate both why, how and in which domains Wireless Sensor Networks can be best applied." - Fabio Bellifemine, Telecom Italia

"This book is a thorough and accessible exposition on wireless sensor networks with a good balance between theory and practice; it is valuable for both students and practicing engineers, and is an essential addition for engineering libraries." - Professor Moe Win, Associate Professor at the Laboratory for Information and Decision Systems (LIDS), Massachusetts Institute of Technology

*Only book to examine wireless sensor network technologies and assess their performance capabilities against possible applications

*Enables the engineer to choose the technology that will give the best performance for the intended application

*Case studies, based on the authors' direct experience of implementing wireless sensor networks, describe the design methodology and the type of measurements used, together with samples of the performance measurements attained.

智能交通系统中的分布式感知与协同控制 第一章:引言与背景 随着城市化进程的加速,交通拥堵、环境污染和安全隐患已成为全球大都市面临的严峻挑战。《智能交通系统中的分布式感知与协同控制》一书聚焦于下一代交通基础设施的核心技术:利用大量嵌入式智能节点构建的、具备高度自治能力的感知与决策网络。本书旨在为研究人员、工程师和政策制定者提供一个全面而深入的视角,探讨如何将先进的分布式计算、实时数据处理与现代控制理论相结合,以实现交通流的优化管理和突发事件的快速响应。 本书的立足点在于,传统的集中式交通管理模式在处理大规模、高动态的交通数据时已显现出其局限性。现代交通系统需要的是一种更加灵活、鲁棒且自适应的基础设施,这正是分布式感知与协同控制系统能够提供的核心能力。我们将详细阐述从单节点感知单元的设计、跨节点间的信息融合,到全局最优控制策略的制定与执行的全过程。 第二章:分布式感知节点的硬件与软件架构 本章深入探讨构成智能交通感知层的关键技术。我们首先分析了低功耗、高集成度的传感器节点(如磁力传感器、微波雷达、红外对射以及集成GPS/北斗的移动终端)的硬件选型与优化。重点关注在极端天气和复杂电磁环境下,如何保证传感器数据的准确性和持久性。 软件架构方面,我们详细介绍了实时操作系统(RTOS)在嵌入式平台上的应用,以及如何实现轻量级的边缘计算能力。这包括数据预处理、异常检测算法的本地部署,以及确保系统对突发事件的毫秒级响应能力。特别地,我们引入了“软硬件协同设计”的概念,以最小化能耗并最大化节点的使用寿命,这是大规模部署前的关键考量因素。 第三章:异构数据采集与信息融合技术 智能交通系统的有效性严重依赖于对海量异构数据的有效处理。本章的核心内容是多源异构数据(包括静态路况数据、移动车辆轨迹数据、行人密度数据等)的采集、标准化与融合。 我们首先回顾了时间同步和空间对齐的必要性。随后,重点讲解了几种先进的融合算法:基于卡尔曼滤波(Kalman Filtering)的局部状态估计、基于贝叶斯网络的概率融合框架,以及在高密度数据流中应用的深度学习驱动的特征级融合方法。这些技术确保了系统对交通状态的“一次性、最优化”的理解,避免了冗余信息和冲突判断的发生。 第四章:网络拓扑、通信协议与数据传输安全 分布式系统依赖于可靠的通信基础设施。本章探讨了交通网络中常用的通信模式,包括车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)以及车对万物(V2X)通信。我们对比了不同无线技术(如DSRC、C-V2X、5G/6G的低延迟特性)在不同场景下的适用性、带宽限制与延迟特性。 通信网络的设计不仅仅是数据传输,更关乎系统的鲁棒性。我们详细分析了动态拓扑下的路由选择算法,特别是针对快速变化的车流环境下的自组织网络(Ad-Hoc Networking)优化。此外,信息安全是本章的另一重点,涵盖了数据加密、身份认证机制以及针对恶意节点注入假数据攻击的检测与隔离策略,以维护系统的信任基础。 第五章:分布式协同控制算法与决策优化 本章是本书的核心理论部分,探讨了如何利用分布式感知到的信息,实现全局交通流的优化控制。我们不再依赖单一的中央控制器,而是采用多智能体系统(Multi-Agent System, MAS)的框架。 首先,我们介绍了基于博弈论的交通流分配模型,用于分析和引导驾驶员的行为,以避免局部最优策略导致全局拥堵。其次,重点阐述了分布式强化学习(DRL)在信号灯配时优化中的应用。通过在每个交叉路口部署独立的智能体,并使其通过局部交互和全局奖励信号进行协作学习,实现对交通波的实时消解和车速的平滑控制。章节末尾还探讨了基于模型预测控制(MPC)的分布式版本,用于应对不可预测的交通事件。 第六章:系统建模、仿真验证与性能评估 在实际部署之前,对复杂分布式系统的建模和仿真验证至关重要。《智能交通系统中的分布式感知与协同控制》提供了一整套用于系统评估的方法论。 我们首先介绍了基于事件驱动的仿真框架,它能够精确模拟大规模传感器网络的动态行为和通信延迟。随后,详细阐述了关键性能指标(KPIs)的量化方法,包括平均行程时间、系统吞吐量、能耗效率和系统平均恢复时间。本书特别强调了故障注入与鲁棒性测试,通过模拟传感器失效或通信中断,评估系统的自愈能力和降级模式,确保系统在非理想条件下的可用性。 第七章:案例研究与未来展望 本章通过几个实际的部署案例,展示分布式感知与协同控制在应对特定交通挑战中的实际效果,包括:大型体育赛事期间的动态路径引导、城市快速路匝道的合流区优化,以及应对交通事故后的应急车道管理。 最后,我们对该领域的前沿研究方向进行了展望。这包括:结合高精度地图和传感器数据的“数字孪生”交通系统构建、利用量子计算加速复杂协同决策的潜力,以及在边缘侧实现更深层次的联邦学习以保护数据隐私和提升模型的泛化能力。本书旨在激发读者对下一代安全、高效、可持续交通解决方案的深入探索。

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