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第1章 绪论1

1.1 信息化社会发展的技术趋势1

1.2 基于无线传感器网络的信息获取4

1.2.1 信息获取与WSN4

1.2.2 WSN的发展及特点7

1.2.3 WSN的主要技术9

1.3 无线传感器网络监测应用11

1.3.1 工业无线传感器网络11

1.3.2 水下无线传感器网络13

1.3.3 多媒体无线传感器网络16

参考文献19

第2章 无线传感器监测网络信息处理22

2.1 引言22

2.2 无线传感器监测网络协同信息处理27

2.2.1 协同信息处理27

2.2.2 协同信息处理方法28

2.2.3 协同信息处理研究进展31

2.3 无线传感器监测网络信息融合技术33

2.3.1 融合方法主要特征34

2.3.2 融合方法类型36

2.4 压缩传感与网络化信息获取39

2.4.1 压缩传感39

2.4.2 网络化压缩传感的关键技术41

2.4.3 网络化压缩传感理论的研究热点44

参考文献48

第3章 基于动态组簇策略的协同信息获取56

3.1 引言56

3.2 动态组簇58

3.2.1 背景描述58

3.2.2 目标定位与运动预测61

3.2.3 节点加入／退出与动态组簇62

3.3 局部动态簇协同信息获取算法63

3.3.1 性能指标函数设计63

3.3.2 协同信息处理算法68

3.3.3 信息获取分析73

3.3.4 协同信息获取算法仿真分析77

3.4 基于元胞自动机的局部动态组簇方法83

3.4.1 二维目标跟随元胞自动机模型83

3.4.2 模型建立84

3.4.3 目标运动对规则因素影响的表达86

3.4.4 局部动态元胞簇自组织算法88

参考文献94

第4章 基于可重配置策略的传感器信息融合处理98

4.1 引言98

4.2 基于可重配置策略的降雨传感器协同模型99

4.3 降雨传感器的协同控制策略101

4.3.1 等面积积分型传感器101

4.3.2 信息量输出的时间间隔拟合预测104

4.3.3 传感器协同模型108

4.4 实验与分析109

参考文献116

第5章 基于时间序列预测的信息融合118

5.1 引言118

5.2 多变量时间序列的相空间重构融合方法119

5.3 基于平均预测误差最小化的重构参数确定120

5.3.1 延迟时间T的确定方法120

5.3.2 嵌入维数m的确定方法124

5.4 支持向量机模型预测127

5.5 仿真与分析128

参考文献133

第6章 无线传感器监测网络汇聚节点硬件融合算法设计134

6.1 引言134

6.2 硬件信息融合算法135

6.2.1 BP神经网络135

6.2.2 BP神经网络的可重构性分析136

6.3 硬件信息融合算法实现137

6.3.1 数据融合模块的FPGA硬件实现138

6.3.2 硬件实现方法及其结果143

6.4 实验与分析144

6.4.1 实验介绍144

6.4.2 结果分析145

参考文献146

第7章 水环境监测信息处理与无线传感器监测网络148

7.1 背景148

7.2 水环境监测技术发展现状149

7.2.1 水环境遥测技术149

7.2.2 水环境遥感监测技术现状154

7.2.3 无线传感器网络在环境监测应用中的研究160

7.3 基于无线传感器网络的水环境监测信息融合模型161

7.3.1 水环境监测系统物理架构162

7.3.2 水环境监测信息处理模式165

7.3.3 水环境监测信息融合结构167

7.3.4 水环境监测信息融合功能模型168

7.4 基于模糊积分的遥感水质监测信息融合170

7.4.1 模糊积分水质监测模型171

7.4.2 BPNN水质分类器172

7.4.3 模糊积分融合方法174

7.4.4 实验结果与分析176

参考文献183

第8章 面向雨情监测的无线传感器网络设计与实现188

8.1 背景188

8.1.1 降雨信息监测技术发展现状188

8.1.2 降雨信息处理技术发展现状193

8.1.3 存在的问题及其对策194

8.2 雨情无线传感器网络技术特征196

8.2.1 基于雨情无线传感器网络的水文自动测报系统196

8.2.2 雨情无线传感器网络与现有水文自动测报网互联199

8.2.3 雨情无线传感器网络拓扑控制200

8.2.4 雨情无线传感器网络数据链路203

8.2.5 雨情无线传感器网络的网络安全204

8.3 雨情无线传感器系统总体设计方案208

8.4 雨情无线传感器网络硬件设计208

8.4.1 传感器节点硬件设计208

8.4.2 汇聚节点硬件设计209

8.4.3 节点操作系统214

8.5 雨情无线传感器网络的网络协议设计216

8.5.1 网络协议216

8.5.2 物理层设计219

8.5.3 数据链路层设计219

8.5.4 网络层设计221

8.5.5 应用层设计221

8.6 雨情无线传感器网络数据管理222

8.6.1 雨情无线传感器网络数据管理的系统结构223

8.6.2 数据模式224

8.6.3 数据存储与索引225

8.6.4 分布式查询处理229

8.7 雨情数据处理系统实现229

参考文献231

第9章 面向灌区监测的无线传感器网络设计与实现235

9.1 背景235

9.1.1 灌区信息化概述235

9.1.2 灌区信息化系统的研究现状237

9.2 灌区监测无线传感器网络的结构和特点239

9.3 灌区监测无线传感器网络应用系统设计242

9.3.1 系统结构242

9.3.2 功能242

9.4 传感器节点设计244

9.4.1 低功耗设计244

9.4.2 传感器节点硬件设计247

9.4.3 传感器节点软件设计251

9.4.4 现地信号处理251

9.5 汇聚节点设计254

9.6 通信协议256

9.7 管理节点257

9.7.1 信息中心软件架构257

9.7.2 移动终端259

参考文献261