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第一篇 军事与安全救灾领域1

第1章　美军沙地直线项目1

1.1　美军沙地直线项目背景1

1.2　地面侦察的传感器网络模型2

1.2.1 项目的军事需求2

1.2.2　战场应用的数理模型4

1.2.3 系统环境模型5

1.3　传感器的选型6

1.4 目标探测信号的检测8

1.5　传感器网络路由协议的设计11

1.6　传感器网络时间同步机制的设计12

1.7　项目系统试验14

1.7.1 网络节点的封装问题14

1.7.2　试验部署与实施16

参考文献17

第2章　基于微型网络化传感器的战场目标探测18

2.1　常见的地面战场传感器及探测效果18

2.2 目标探测发现及网络化技术21

2.2.1 战场感知体系下的信息采集网络架构21

2.2.2　微型传感器探测发现目标的原理24

2.3 战场感知的传感器网络试验平台25

2.3.1　无线通信模块26

2.3.2　低功耗技术33

2.3.3 实验平台硬软件设计35

2.3.4 实验结果分析40

2.4　无线视频传感器网络监控系统41

2.4.1 无线视频传感器节点的设计42

2.4.2　视频监控程序的移植42

2.4.3　监控局域网的配置44

2.4.4　电池能量供应问题45

2.5　传感器网络的自然能供电机制45

参考文献48

第3章　基于传感器网络的战场机动目标分类识别49

3.1　机动目标的分类识别技术49

3.1.1　基本概念49

3.1.2　基于微型传感器的目标识别通用框架50

3.2　基于磁阻传感器的地面机动目标分类算法52

3.2.1 基于磁阻传感器的目标特征识别原理52

3.2.2 目标简单分类的依据53

3.2.3 目标分类算法模型54

3.2.4　原型系统研制与试验结果57

3.3　基于混合传感器探测信号的机动目标分类59

3.3.1　基本设计原理59

3.3.2　混合探测信号的分类算法模型59

3.3.3 目标分类试验系统与性能61

3.4　网络系统的战场环境适应性62

参考文献64

第4章　基于传感器网络的战场目标跟踪66

4.1 常见的传感器网络目标跟踪算法66

4.2　传感器二元感知的跟踪定位技术70

4.3　基于传感器网络的机动目标二元感知跟踪模型71

4.3.1 目标跟踪算法模型71

4.3.2　跟踪试验平台设计方案73

4.4　炮弹目标炸点的自动声定位76

4.4.1 基于微型传感器阵列的炮弹炸点定位技术76

4.4.2 声传感器自动定位炸点的短基线方案78

4.5　传感器网络自身节点的定位技术80

4.5.1 问题背景与发展现状80

4.5.2　无锚点传感器网络的节点定位85

4.5.3　传感器网络的节点定位误差90

参考文献94

第5章　枪声定位反恐装备系统97

5.1　系统研制概述97

5.2　硬件组成98

5.3　系统软件设计101

5.4　枪声定位的测量信号102

5.4.1 传感器网络的测量方法102

5.4.2　声响震动波的探测原理103

5.5　射手定位技术方案105

5.5.1　传感器融合算法105

5.5.2　试验测试108

参考文献109

第6章　矿井安全救灾的传感器网络系统110

6.1 问题背景与应用意义110

6.2　矿井安全监控的传感器网络主要技术111

6.2.1 矿井传感器网络的信息检测、处理与传输111

6.2.2　矿井传感器网络的自组织通信协议114

6.2.3　煤矿井下部署传感器网络的典型方案114

6.3　矿井施工点的安全监测传感器网络设计实例116

6.3.1 实际矿井网络结构116

6.3.2 网络通信协议的设计117

6.3.3　传感器节点的硬件设计117

参考文献119

第二篇　现代交通领域121

第7章　智能交通系统中的传感器与网络化技术121

7.1　现代智能交通系统121

7.1.1 智能交通系统的定义121

7.1.2 智能交通系统的发展历程121

7.1.3 智能交通系统的组成122

7.2　智能交通系统中的传感器信息采集技术124

7.2.1　侵入式交通信息采集传感器125

7.2.2　非侵入式交通信息采集传感器126

7.2.3 交通信息采集的最新技术128

7.3　智能交通系统中的网络信息传输技术129

7.3.1 典型的网络通信技术简介129

7.3.2　智能交通系统中的通信技术应用133

7.4　相关技术发展趋势135

参考文献138

第8章　无线网络协同智能交通系统140

8.1　协同智能交通的体系结构140

8.1.1 驾驶员状态监测的无线传感器体域网络140

8.1.2　车—车通信无线网络142

8.1.3 车路通信无线网络145

8.2　无线网络协同智能交通的相关标准协议147

8.2.1 专用短距离通信简介147

8.2.2　短距离无线通信标准协议148

8.2.3 中长距离通信标准协议149

8.3　基于传感器网络的车路交互系统150

8.3.1 系统方案描述150

8.3.2 系统硬件节点151

8.3.3 网络系统管理方法153

参考文献156

第9章　智能交通系统中的传感器网络设计技术157

9.1　交通系统中的传感器网络架构157

9.2　面向交通系统的传感器网络节点设计158

9.2.1 电源管理单元158

9.2.2　微处理器单元162

9.2.3　无线通信单元164

9.3　太阳能节点的长久能量供应系统172

9.3.1 能量存储装置的超级电容特性172

9.3.2 系统硬件设计174

参考文献176

第10章　基于传感器网络的路况信息监测技术177

10.1　路面参数监测传感器介绍177

10.1.1 温度传感器178

10.1.2　湿度传感器179

10.1.3 光强度传感器179

10.1.4　大气压力传感器181

10.1.5　加速度传感器182

10.1.6　路面参数传感器的设计方法183

10.2　道路车流量监测的传感器184

10.2.1 声响传感器185

10.2.2　磁阻传感器188

10.3　交通参数监测技术193

10.3.1　监测原理193

10.3.2　车辆参数监测算法193

10.4　交通参数监测的实施方案199

10.4.1 单磁阻传感器的交通参数监测199

10.4.2　双磁阻传感器的交通参数监测201

参考文献201

第11章　基于传感器网络的车辆管理系统203

11.1　车辆识别技术203

11.2　用于车辆识别的磁信号分析204

11.2.1　方向性特征204

11.2.2　磁场信号偏移特征205

11.2.3　车辆磁场特征207

11.3　车辆信号特征提取和识别算法208

11.3.1　车辆信号提取209

11.3.2　信号转换模式209

11.3.3 车辆识别成分分析212

11.3.4　车辆分类215

11.4　道路入口匝道控制216

11.5　停车诱导信息系统217

参考文献218

第三篇　现代农业领域220

第12章　无线传感器网络在农业中的应用220

12.1　应用背景220

12.2　国内外现状222

12.3　传感器网络在现代农业领域的应用226

12.3.1　设施农业226

12.3.2 节水灌溉227

12.3.3　农产品安全生产与物流配送230

12.3.4　精准农业231

12.3.5　水产与禽畜养殖232

12.3.6　其他应用234

参考文献237

第13章　设施农业的无线传感器网络通用平台239

13.1　传感器网络的软硬件设计239

13.1.1 节点硬件开发概述239

13.1.2 网络通信协议和操作系统244

13.2　设施农业的通用平台节点硬件246

13.2.1　微处理器246

13.2.2　嵌入式系统管理外围电路选择248

13.2.3　农用敏感元件选择250

13.2.4　通用传感器采集接口255

13.2.5　无线通信模块260

13.2.6　电源处理部分262

13.3　节点底层驱动开发263

13.3.1　底层软件整体构架264

13.3.2　时钟系统及定时程序的设置265

13.3.3　通用软件包设计266

13.3.4　模拟量与开关量测量的编程274

13.3.5　无线网络通信协议的设计275

13.4　网关平台设计280

13.5　能耗管理282

13.5.1 节点能耗分析与节能策略282

13.5.2　网络整体节能优化285

13.5.3　单节智能锂电池系统的研制286

参考文献291

第14章　智能大田灌溉的ZigBee网络系统设计294

14.1　ZigBee技术概述294

14.1.1　IEEE 802.15.4简介294

14.1.2　ZigBee协议294

14.1.3　ZigBee协议栈中的术语296

14.1.4　ZigBee网络拓扑结构297

14.1.5　ZigBee数据传输机制298

14.1.6　ZigBee网络路由的实现299

14.1.7　ZigBee网络的自适应机制302

14.2　系统总体构成303

14.2.1 系统功能303

14.2.2 系统架构304

14.2.3 系统的开发环境305

14.3　系统节点设备的硬件设计306

14.3.1　JN5121-000-M02模块306

14.3.2　存储电路模块308

14.3.3 实时时钟模块309

14.3.4　通信接口电路310

14.3.5 电源处理电路311

14.3.6　模拟与脉冲信号处理电路311

14.3.7　驱动控制输出模块312

14.3.8 太阳能供电单元313

14.4　软件设计与实现314

14.4.1　JN5121程序设计314

14.4.2 系统ZigBee节点的软件设计316

14.5　网络节点的ZigBee协议程序317

14.5.1 组建网络317

14.5.2　启动和加入网络318

14.5.3 网络间的传输数据319

14.5.4　无线ModBus协议的构建321

14.6　系统的功能测试与实现324

14.6.1 ZigBee组网测试324

14.6.2 系统功能测试325

14.6.3 系统稳定性测试325

参考文献327

第15章　精准农业的传感器网络系统应用329

15.1　应用项目背景329

15.2　典型网络系统的设计与方案329

15.2.1 eKo pro系统329

15.2.2　基于ZigBee的无线灌溉系统330

15.2.3 网络视频语音传输系统331

15.2.4 网络型采集控制系统332

15.2.5　温室娃娃智能生产管理系统332

15.2.6 大屏幕环境参数展示系统333

15.3　无线传感器网络系统集成技术334

15.3.1 温室无线测控网络智能管理系统334

15.3.2　基于无线传感器网络的灌溉系统335

15.3.3 工程实施关键技术与注意事项338

15.4　网络系统的实施效果339

参考文献341

英汉对照术语342