无线传感器网络可生存理论与技术研究

无线传感器网络可生存理论与技术研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:人民邮电
作者:王良民//廖闻剑
出品人:
页数:272
译者:
出版时间:2011-6
价格:49.00元
装帧:
isbn号码:9787115252210
丛书系列:
图书标签:
  • 无线
  • WSN
  • Hacker
  • 无线传感器网络
  • 可生存性
  • 网络协议
  • 路由算法
  • 能量管理
  • 安全
  • 数据聚合
  • 拓扑控制
  • 覆盖优化
  • WSN
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具体描述

《无线传感器网络可生存理论与技术研究》,本书从多重覆盖、多连通拓扑、多路径传输3个方面介绍了容错的无线传感器网络可生存技术。

《城市大脑与智能交通系统:架构、算法与应用》 本书简介 随着信息技术的飞速发展,城市化进程的不断加速,交通拥堵、环境污染、能源消耗等问题日益凸显,对现代城市的治理能力提出了严峻的挑战。本书《城市大脑与智能交通系统:架构、算法与应用》聚焦于如何利用前沿的数字技术,特别是人工智能、大数据、物联网(IoT)和云计算,构建一个高效、安全、绿色、可持续的城市交通管理新范式——智能交通系统(Intelligent Transportation Systems, ITS),并深入探讨支撑这一系统的核心“城市大脑”的理论基础、关键技术及其在实际应用中的落地实践。 本书并非关于无线传感器网络的可生存理论或具体技术细节的探讨,而是将视角完全聚焦于宏观的城市交通治理和微观的智能决策支持系统。我们将城市交通系统视为一个复杂的巨系统,其运行状态由海量异构数据驱动,目标是实现资源的优化配置和出行体验的极大提升。 全书内容组织严谨,逻辑清晰,分为四个主要部分,层层递进,旨在为城市规划者、交通工程师、系统架构师以及相关领域的科研人员提供一套全面、深入的技术路线图和理论框架。 第一部分:智能交通系统的理论基础与顶层设计(约350字) 本部分为全书的理论基石。我们首先剖析了传统交通管理模式的局限性,并引入了“数据驱动决策”的核心理念。重点阐述了智能交通系统的多层次架构模型,从基础设施层、感知采集层、网络传输层到平台支撑层和应用服务层,构建起完整的系统脉络。 在这里,我们将深入探讨系统建模的复杂性。不同于专注于单一网络节点的生存性问题,本书关注的是交通流的宏观动力学行为。我们引入了交通流的非线性动力学模型,如Lighthill-Whitham-Richards (LWR) 模型及其高维扩展,用以刻画车流、人流的动态演变规律。此外,本部分还详细介绍了城市交通运行状态的量化指标体系,包括服务水平(Level of Service, LoS)、平均延误时间、拥堵指数等,这些指标是后续优化算法效果评估的客观依据。我们强调了系统顶层设计中,如何平衡实时性、准确性与可扩展性之间的关系,为后续的软硬件集成奠定基础。 第二部分:城市大脑的核心技术:数据采集与融合(约400字) 智能交通系统的“大脑”需要高质量的“血液”——数据。本部分是本书技术核心的集中体现,重点关注如何高效、准确地获取和整合城市交通全要素数据。 我们详细解析了多源异构数据的采集技术。这包括但不限于:传统地感线圈、微波雷达、卡口摄像机、浮动车数据(GPS/北斗)、移动通信信令数据、社交媒体热点数据,以及新兴的无人机巡检数据。本书特别强调了数据的清洗、标准化与时空对齐技术,因为不同来源的数据在时间戳、空间精度和语义定义上存在巨大差异,确保“城市大脑”接收到的信息是一致且可靠的。 更重要的是,我们深入研究了数据融合与特征提取算法。这涉及到深度学习在图像识别中的应用,例如基于YOLO或Faster R-CNN的交通目标检测、事件识别(事故、抛洒物、异常停车)。此外,我们还介绍了基于图神经网络(GNN)的交通拓扑建模,用以刻画道路网络之间的空间依赖性和功能关联性,为后续的预测和控制提供精细化的网络表达。本章节完全侧重于如何高效地构建和管理支撑决策的“数据底座”,而非特定传感网络的能耗或覆盖问题。 第三部分:智能决策与控制算法(约450字) 拥有了海量、准确的数据之后,如何做出最优化的实时决策,是构建“城市大脑”的关键挑战。本部分聚焦于预测、规划与控制三大核心环节的先进算法。 交通流预测方面,本书系统梳理了从经典的ARIMA模型到当前主流的深度学习方法,如长短期记忆网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)以及更先进的时空图卷积网络(STGCN)在短时、中时交通流量、速度预测中的性能对比与应用场景。我们展示了如何利用这些模型预测未来15分钟到1小时内的交通态势变化。 交通控制优化方面,本书重点介绍了自适应信号控制(Adaptive Traffic Signal Control, ATSC)的最新进展。这包括基于强化学习(Reinforcement Learning, RL)的信号配时策略,如使用Deep Q-Networks (DQN) 或Actor-Critic方法,使路口控制器能够在复杂的动态环境中自主学习最优的绿信比分配方案,以最小化区域平均延误。 此外,我们还探讨了路径规划与诱导策略。这部分涵盖了多目标优化(如时间-燃料消耗-拥堵风险)的路径搜索算法,以及如何通过信息发布系统(VMS, 移动App推送)将最优路径信息实时反馈给驾驶员,实现“软控制”下的交通流疏导。 第四部分:关键应用场景与系统集成(约300字) 本书的最后一部分,将理论与算法落地到具体的城市交通应用场景中,并讨论系统的集成与运维。 应急管理与事件响应:阐述了如何构建快速反应机制,利用AI识别突发事件,自动调度最近的应急资源(警力、救护车),并即时调整周边区域的信号配时以保障救援通道的畅通。 公共交通的优化:分析了如何利用乘客出行数据优化公交线路、发车频率和车辆调度,提升公交系统的吸引力,实现“公交优先”的策略。 车路协同(V2X)的集成:探讨了未来智能网联汽车时代,ITS平台如何通过5G网络与车载单元(OBU)进行实时信息交互,实现超视距感知、编队行驶及协同式变道控制。 系统运维与安全保障:强调了平台级的数据安全、隐私保护机制,以及系统的鲁棒性设计,确保在面对部分节点失效或网络攻击时,核心交通控制功能不中断。 总结 《城市大脑与智能交通系统:架构、算法与应用》旨在为读者提供一个关于如何用现代信息技术重塑城市交通管理的全面蓝图。本书立足于大数据、人工智能和系统工程的交叉前沿,着眼于提升城市运行效率和居民出行体验的实际目标,内容聚焦于系统架构、数据处理、决策优化和实际部署,与传感器网络的可生存性研究领域有着本质的区别。本书为构建面向未来的智慧城市交通中枢提供了详尽的技术指南。

作者简介

王良民,男,生于1977年9月,博士,东南大学博士后,江苏大学计算机科学系主任,副教授,硕士生导师,江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师,国家留学基金资助人员和博士后科学基金特别资助第一批资助人员,担任过国家自然科学基金、江苏省自然科学基金项目评审专家。

主要研究无线传感器网络中信息安全技术,先后主持了国家自然科学基金项目、国家博士后科学基金项目、江苏省自然科学基金青年科技创新人才项目、江苏省博士后科研计划项目及江苏大学高级人才启动项目。发表论文近60篇,被SCI、El检索40余次,申请公开国家技术发明专利5项,为TON、SPL、JWCN和CJE等SCI期刊审稿专家,曾任ACM SNA2010的TPC成员。

廖闻剑,高级工程师,硕士生导师,江苏省民盟新社会阶层人士联谊会副会长,江苏省网络信息安全工程技术研究中心主任,南京市中青年行业技术学科带头人。

主要研究网络安全及无线系统应用技术,主持“十一五”国家科技支撑计划项目子课题,发改委应用示范项目及江苏省软件企业专项引导项目,申请专利1项。在通信领域学会会议或期刊上发表论文20余篇。获得过国家科技进步奖二等奖和公安部科技进步奖二等奖。

目录信息

第1章 概述 1.1 无线传感器网络 1.2 可生存性的定义及特点 1.3 可生存与信息安全技术 1.3.1 以防范入侵为特色的信息保护阶段 1.3.2 以入侵检测为代表的信息保障阶段 1.3.3 以容忍入侵为核心的生存技术阶段 1.4 可生存技术的分类 1.4.1 先应式可生存技术 1.4.2 反应式可生存技术 1.4.3 自再生的生存技术 1.5 本书的章节安排 参考文献第2章 覆盖与冗余的多重覆盖第3章 第4章 多径路由与可靠数据传输第5章 容错与容侵第6章 安全结构与可生存性第7章 攻击检测技术第8章 攻击条件下的可生存性评估第9章 无线传感器网络中的自再生技术第10章 应用事件驱动的MAC协议参考文献
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读后感

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用户评价

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作为一名对新兴技术充满好奇心的业余爱好者,《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书,对我而言,就像是一扇通往未知领域的窗户。尽管我对WSN的理论知识还不是非常系统,但这本书的标题就足以吸引我的目光——“可生存性”,这个词汇本身就充满了力量和想象空间。它不再是简单地讨论技术细节,而是触及到WSN最根本的生命力。我被书中对各种生存性挑战的详尽描述所吸引,从那些微小的传感器节点如何抵御恶劣的自然环境,到它们如何在有限的能量下协同工作,最终完成使命,这些故事本身就充满了戏剧性。作者在书中提出的关于“分布式共识机制”的理论,给我留下了深刻的印象。它似乎描绘了一种场景:即使在网络中部分节点失效,其他节点也能够通过一种“智能共识”,来维持网络的整体运行,就像生物体在受伤后,其他器官依然能够协调工作,维持生命。这种去中心化、自愈合的网络能力,让我感到非常着迷。我非常希望能够理解更多关于这种“分布式共识”的实现原理,以及如何在实际的WSN应用中构建这样的网络。这本书让我看到了WSN不仅仅是技术的堆砌,更是一种关于“生命力”和“韧性”的探索,这让我对接下来的学习和研究充满了期待。

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《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书,给我带来的最大感受是它对WSN技术发展方向的深刻洞察。在许多人还在纠结于如何提高单点通信效率和数据传输速度的时候,这本书已经将“可生存性”提升到了一个战略高度。它不仅仅是技术问题,更是关系到WSN能否在复杂多变的真实环境中长期稳定运行的关键。书中对导致WSN“生存”受限的各种因素进行了系统性的梳理和分析,从能量供给的短缺,到节点硬件的老化与失效,再到外部环境的干扰与破坏,无一不被作者深入剖析。而最让我感兴趣的是书中关于“动态网络重构与自适应调控”的章节。在真实的WSN应用场景中,环境是不断变化的,节点也会有增减。如何让网络能够在这种动态变化中,依然保持最佳的运行状态,不断地自我调整和优化,以应对新的挑战,这本书给出了非常有价值的理论指导。例如,书中提出的基于预测性分析的路由选择算法,能够提前识别潜在的拥塞或链路不稳定区域,并及时调整数据流向,从而避免网络性能的急剧下降。我目前正在负责一个城市交通监测系统,该系统部署了数千个传感器节点,覆盖范围广,通信环境复杂。如何确保这些节点在长时间运行中,能够持续提供准确的数据,是一个巨大的挑战。本书中的一些关于网络自适应调整和鲁棒性设计的理念,为我解决这个难题提供了重要的启示,我希望能从中汲取灵感,构建一个更稳定、更持久的交通监测网络。

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当我翻开《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书时,我被其宏大的视野和严谨的论证所吸引。在当前WSN技术快速发展的背景下,许多研究往往聚焦于单个技术点的突破,而这本书则将目光投向了更根本性的问题——“可生存性”。这是一种从宏观到微观、从个体到整体的思考方式,为理解和设计更可靠、更持久的WSN系统提供了全新的视角。书中对能量管理、节点故障、通信中断等挑战的深入剖析,让我对WSN的实际应用有了更深刻的认识。我尤其对书中关于“分布式生存性协同”的理论模型着迷。在多节点协作的WSN中,仅仅依赖单节点的自主能力是远远不够的。通过节点间的智能协同,可以有效地分担能量损耗,弥补单个节点的不足,从而显著提升整个网络的生存能力。书中提出的基于博弈论的节点决策机制,以及信息共享和任务分配策略,都为实现这种协同提供了具体的理论框架。我目前正在参与的一个工业物联网项目中,需要部署大量的传感器来监测生产设备的运行状态。这些设备工作在恶劣的环境中,节点的能量供给和可靠性是一个巨大的挑战。我希望能够借鉴本书中的理论,设计一种能够让传感器节点之间相互协作,共同延长工作寿命的机制,从而大幅度降低维护成本,并保证数据的连续性。这本书不仅为我提供了理论上的支持,更激发了我将这些理论付诸实践的勇气和信心。

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老实说,我一开始拿到《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书,并没有抱太大的期望。我对WSN的了解,主要停留在一些基础的应用和通信协议层面,总觉得这类学术专著可能过于理论化,离实际工程应用比较遥远。然而,当我真正开始阅读这本书时,我完全被它所展现出的深度和广度所折服。书中对“可生存性”的定义和解析,让我耳目一新。它不再是简单地讨论如何让节点“活下去”,而是从更深层次去理解网络作为一个整体的生命力。作者花了大量的篇幅去分析导致WSN生存性下降的各种因素,从物理层面的能量供给和损耗,到网络层面的路由选择和拥塞控制,再到应用层面的数据可靠传输和任务调度,几乎涵盖了WSN运行的各个关键环节。让我印象最深刻的是书中关于“能量感知路由”的理论建模。在实际应用中,传感器节点往往部署在人力难以触及的环境中,能量补给极为困难。因此,如何通过优化路由算法,最大限度地延长网络的整体寿命,是摆在工程师面前的巨大挑战。这本书提供的理论框架和算法设计,对于解决这个问题具有重要的指导意义。例如,书中提出的动态能量阈值和基于概率的节点选择机制,能够有效地平衡节点的能耗和网络的连通性。我个人目前正在负责一个城市环境监测项目,其中部署了大量的无线传感器节点。项目的最大瓶颈之一就是节点的电池寿命问题,很多节点在部署不到一年就开始失效,导致数据采集出现大面积的盲区。我希望能够借鉴本书中的理论,改进我们的路由策略,延长节点的有效工作时间,从而降低项目的运维成本,并提高数据的连续性和可靠性。这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一份深入的哲学思考,引导我们去理解和解决WSN面临的根本性问题,其价值远超我的预期。

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从学术研究的角度来看,《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书给我带来了非常深刻的启发。在当今这个万物互联的时代,WSN的应用已经渗透到社会的各个角落,但我们常常忽略了支撑这些网络能够持续稳定运行的“可生存性”问题。这本书的价值就在于,它将“可生存性”作为一个核心议题,进行了系统性的、深入的研究。作者不仅从理论层面,对导致WSN生存性下降的各种因素进行了详尽的分析,包括能量限制、节点失效、通信中断、环境恶化等,还在此基础上,提出了一系列具有创新性的理论模型和技术方案。我尤其对书中关于“弹性网络拓扑”的设计理念印象深刻。在不可预测的环境中,WSN的拓扑结构会随着节点的加入、离开或失效而不断变化。如何设计一种能够在这种动态变化中保持鲁棒性的网络结构,从而保证数据的有效传输和网络的整体连通性,是WSN生存性研究中的一个核心挑战。书中提出的基于自适应感知和分布式协作的拓扑管理机制,为解决这一难题提供了理论上的指导。我正在进行一项关于灾害预警WSN的研究,这种网络部署在潜在危险区域,节点的生存能力至关重要。如果能够借鉴本书中的理论,构建一个能够应对突发事件和节点失效的弹性网络,那么将极大地提高预警系统的可靠性。这本书不仅仅是理论的堆砌,更蕴含着解决实际问题的智慧,它为我未来的研究方向提供了新的思路和动力。

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《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书,在我看来,不仅仅是一本技术书籍,更是一种思维方式的转变。过去,我对WSN的认识,更多停留在“如何用”的层面,而这本书则带领我深入思考“如何让它更好地用下去”。“可生存性”这个概念,被作者提炼出来,并上升到理论的高度,为整个WSN领域的研究提供了新的方向。书中对导致WSN生存性下降的各种原因,如能量枯竭、节点故障、环境干扰等,进行了细致入微的分析,并在此基础上,提出了具有前瞻性的解决方案。我尤其欣赏书中关于“能量采集与智能管理”的理论探讨。在许多WSN应用场景中,外部能源的获取是极其有限的,如何有效地利用环境中的能量,并通过智能算法来管理能量的分配和利用,是延长节点寿命的关键。书中提出的基于预测性功耗模型和多源能量融合策略,为解决这一难题提供了非常有价值的理论指导。我目前正在参与的一个环境监测项目,传感器节点部署在偏远地区,人工维护成本高昂。如果能够借鉴本书中的能量管理理念,设计一种能够自给自足的WSN,那么将极大地降低项目的运维难度,并提高数据的连续性。这本书为我提供了一个全新的视角,让我能够从更深层次去理解和设计WSN,其价值不可估量。

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这本《无线传感器网络可生存理论与技术研究》,我拿到手已经有一段时间了,但说实话,这本书的深度和广度,一开始确实让我有些敬畏。翻开扉页,看到作者严谨的学术背景和研究方向,我就知道这是一本不走寻常路的著作。它不像市面上很多快餐式的技术书籍,堆砌一些零散的知识点,而是试图从一个更加宏观和基础的视角去审视无线传感器网络(WSN)的核心挑战。我尤其对书中关于“可生存性”这个概念的探讨印象深刻。在如今万物互联的时代,WSN的应用场景越来越广泛,从环境监测、工业自动化到智能家居、医疗健康,无处不在。然而,这些部署在各种极端或不可控环境下的传感器节点,其生存能力直接关系到整个网络的稳定性和可靠性。本书没有回避这个问题,而是深入剖析了导致WSN节点“不可生存”的各种潜在因素,比如能量耗尽、节点故障、通信中断、甚至安全威胁等等。作者不仅列举了这些问题,更重要的是,他/她试图从理论层面去理解这些问题的根源,并在此基础上提出系统性的解决方案。书中的一些模型推导和算法设计,虽然初看之下可能需要花费一些精力去消化,但一旦理解了其背后的逻辑,就会发现它们具有非常强的指导意义。我个人目前正在尝试将书中介绍的某些能量收集和管理策略应用到我自己的一个小型WSN项目中,希望能进一步提升节点的续航能力,减少人工维护的频率。这本书的价值在于,它提供了一个思考WSN长期稳定运行的全新框架,而不是仅仅停留在如何实现基本通信的层面。它促使我思考,在设计和部署WSN时,我们应该将“生存”作为一项核心指标来考量,并为此付出不懈的努力。

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作为一名在无线通信领域摸爬滚打多年的工程师,我一直对WSN的发展保持着高度的关注。当《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书摆在我面前时,我立刻被它的标题吸引住了。与许多专注于特定技术细节的书籍不同,这本书的立足点非常高,它将“可生存性”作为一个 overarching 的主题来展开,这在我看来是理解和发展WSN的关键。我特别欣赏书中对各种生存性挑战的细致分析,从最基础的能量约束,到复杂的网络拓扑变化,再到环境干扰和节点失效的可能性,作者都进行了深入的探讨。这些问题看似分散,但作者通过严谨的理论推导,将它们有机地联系起来,构建了一个全面的生存性模型。我特别感兴趣的是书中关于分布式鲁棒性控制算法的部分。在实际的WSN部署中,我们很难对每个节点的运行状态进行集中式的精确管理,而鲁棒性强的分布式算法,能够在节点失效或通信受限的情况下,依然保持网络的整体功能,这对于提高WSN的可靠性至关重要。书中的一些仿真结果和案例分析,虽然篇幅不多,但却非常有说服力,直观地展示了所提理论和技术的优越性。我感觉这本书不仅仅是理论的阐述,更蕴含着实际应用的可能性。我在工作中遇到的一个难题,是如何在低功耗的嵌入式设备上实现高效的数据融合和路由决策,以便在有限的带宽和能量条件下,将关键信息及时传输到基站。这本书中关于多层级数据聚合和弹性路由协议的设计思路,给了我很大的启发。我正在尝试将书中的一些概念,例如基于博弈论的节点协作策略,与我现有的通信协议相结合,看看能否在降低能耗的同时,提升数据传输的成功率。这本书对我来说,就像是一盏明灯,指引我深入思考WSN的未来发展方向,让我看到了超越现有技术瓶颈的希望。

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从一名资深软件工程师的角度来看,《无线传感器网络可生存理论与技术研究》这本书,为我打开了一扇通往WSN领域更深层次理解的大门。我过去接触的WSN应用,更多地关注于如何实现功能,如何提高性能指标,但对于“为什么”这些网络会失效,以及“如何”才能让它们真正“活下去”,则没有深入思考。这本书恰恰填补了这一空白。它将“可生存性”作为一个核心概念,从理论到实践,进行了全方位的探讨。书中对能量管理、节点失效预测、通信可靠性保障等方面的详细阐述,都具有极强的指导意义。我尤其对书中关于“分布式鲁棒性协同控制”的理论模型感到着迷。在许多WSN应用中,节点之间需要紧密协作来完成任务,但如何在这种分布式环境下,确保整体网络的鲁棒性,避免单点故障引发的连锁反应,是一个复杂的问题。书中提出的基于联邦学习和强化学习的节点协作策略,为解决这一难题提供了创新的思路。我目前负责的一个智能仓储管理项目,需要部署大量的传感器来监测环境和货物状态。这些传感器工作在有限的空间内,而且需要协同完成数据采集和任务调度。这本书中的一些关于分布式协作和鲁棒性设计的理念,为我如何优化算法,提高系统的稳定性和可靠性,提供了宝贵的借鉴。它让我意识到,在WSN的设计中,生存能力不应是事后考虑,而应是贯穿始终的核心要素。

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我必须承认,在阅读《无线传感器网络可生存理论与技术研究》之前,我对“可生存性”这个概念在WSN领域的具体含义,并没有一个清晰的认识。我通常认为,只要节点能够正常通信,网络就能正常运行。然而,这本书彻底颠覆了我的这种认知。它不仅仅关注通信的实时性和效率,更着眼于整个网络的长期健康和持续运作能力。作者深入剖析了导致WSN“不可生存”的深层原因,并将其归纳为一系列具体的挑战,包括但不限于能量耗尽、硬件故障、通信链路不稳定、以及环境干扰等。书中的理论推导和模型建立,逻辑严谨,层层递进,为理解这些复杂的生存性问题提供了坚实的基础。我特别对书中关于“故障预测与容忍”机制的探讨感到兴奋。在真实的WSN部署环境中,节点失效是不可避免的。如何提前预测到潜在的节点故障,并采取相应的措施来容忍这些故障,从而保证网络的整体功能不受严重影响,是提高WSN鲁棒性的关键。书中提出的基于机器学习的故障诊断模型,以及动态重配置和备份节点策略,都为解决这一难题提供了切实可行的思路。我目前正在参与的一个智能农业监测系统中,传感器节点部署在广阔的农田中,一旦发生故障,人工排查和维修的成本非常高昂。如果能够提前预警节点故障,并让网络能够自动调整路由,绕过失效节点,那么将极大地提升系统的稳定性和可靠性。这本书的内容,为我解决实际工程问题提供了宝贵的理论指导和技术启示。它让我认识到,设计一个真正“可生存”的WSN,需要从更全面的视角去考量,并付诸于更深入的研究和实践。

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