《无线传感网络及其在工业领域应用研究》针对工业环境的特点和工业监控的实际需求，总结了工业应用对无线传感器网络的具体要求，分析了无线传感器网络的特点，根据这些特点结合工业需求，总结出了生产过程监控、物流监控、环境监控和设备监控等典型的工业应用。
　　针对这些工业应用，《无线传感网络及其在工业领域应用研究》分析了将无线传感器网络应用于工业中的难点，提出了基于无线传感器网络的解决方案并优化软硬件设计，使其不仅适合工业应用，而且具备了更长的网络生命周期。
　　最后，《无线传感网络及其在工业领域应用研究》以某企业的实际应用为例，详细分析和阐述了无线传感器网络的软硬件设计方案。

　　无线传感器网络由大量低成本、低功耗的微型传感器节点通过自组织方式连接而成，能够实时感知、监测和采集覆盖区域内的各种环境信息，并进行处理后报告给感兴趣的用户。无线传感器网络具有部署灵活、可靠性强、扩展方便、经济性好等特点，在军事安全、工业控制、医疗卫生及环境监测等领域具有广泛的应用前景，受到学术界和工业界的高度重视。
　　无线传感器网络往往应用在恶劣的外部环境或无人区域，能量通常是由千电池或纽扣电池来提供，很难进行补充，所以进行节能设计并提高整体网络的最大生命周期将是一个重要的研究课题。笔者对此进行研究，主要围绕多基站最大生命周期模型、路由节能算法以及节点故障诊断等关键技术展开，最后在对无线传感器网络软硬件平台研究的基础上设计了一个节能高效原型系统。
　　本书针对工业环境的特点和工业监控的实际需求，总结了工业应用对无线传感器网络的具体要求，分析了无线传感器网络的特点，根据这些特点结合工业需求，总结出了生产过程监控、物流监控、环境监控和设备监控等典型的工业应用。针对这些工业应用，本书分析了将无线传感器网络应用于工业中的难点，提出了基于无线传感器网络的解决方案并优化软硬件设计，使其不仅适合工业应用，而旦具备了更长的网络生命周期。最后，本书以某企业的实际应用为例，详细分析和阐述了无线传感器网络的软硬件设计方案。
　　本书得到甘肃省高等学校科研项目“基于WSN的铁路平交道口预警系统关键技术研究（N0.2013B-078）”和甘肃省科技计划项目“基于无线传感网络的智慧交通数据传输体系架构与关键技术研究”的资助，项目编号为1610RJZE135。

　　魏凯斌，甘肃天水人，现为天水师范学院电子信息与电气工程学院副教授。
　　主要从事计算机软件与理论、无线传感网络、智能信息处理等方面的教学和研究工作主持或参与多项省部级、地厅级科研项目。
　　出版图书两部。
　　在省级以上期刊发表研究论文十余篇。

第一章 无线传感网络的概述
第一节 无线传感网络的定义及特点
一、无线传感器网络的定义
二、无线传感器网络的特点
第二节 无线传感网络的发展历程
一、无线传感器网络技术的发展历程
二、无线传感器网络技术的研究重点
三、无线传感器网络技术的发展趋势
第三节 无线传感器网络的现状
一、无线传感器网络技术体系及其发展现状
二、基于无线传感器网络的应用系统发展现状
第四节 无线传感网络的主要应用领域
一、工业控制
二、智能家居
三、环境监测
四、精细农业
五、军事应用

第二章 IEEE 802．15．4标准与ZigBee协议规范
第一节 IEEE 802．15．4协议概要
一、无线传感器网络
二、无线传感器网络和IPv60ver IEEE 802．15．4协议
三、IPv6over IEEE 802．15．4协议的技术特点
四、嵌入式IPv6协议栈的设计
第二节 ZigBee协议栈
一、什么是ZigBee
二、ZigBee的技术特点
三、ZigBee和IEEE 802．15．4的关系（如图2-3所示）
四、ZigBee与其他无线网络标准的比较
五、ZigBee的应用范围
六、ZigBee协议栈
七、ZigBee网络层的实现
第三节 超帧及802．15．4CSMA CA信道访问机制
一、ZigBee中的超帧结构
二、MAC层信道访问机制SCMA CA
三、应答重传机制
四、CSMA／CA机制
五、BEB机制
六、RTS／CTS模式
七、物理载波监听和虚拟载波监听
八、DIFS、SIFS与Slot Time

第三章 无线传感网络的体系结构
第一节 无线传感网络的节点结构
一、典型节点
二、节点组成
三、节点特性
第二节 无线传感器的网络结构
一、传感器节点
二、汇聚节点
三、网络拓扑结构
第三节 跨层设计方法
一、WMN典型结构与特点
二、WMN主要网络协议或算法设计对跨层设计的要求
三、多媒体业务OoS保证对跨层设计的要求
四、WMN跨层设计原则与方法
五、WMN跨层设计中亟待深入研究的问题

第四章 无线传感网络定位及测距技术
第一节 定位技术（追踪）
一、无线传感器网络定位技术基本概念
二、主要的定位方法
三、基于测距的算法
第二节 测距技术
一、无线传感器网络中的测距方法
二、TOF测距方法原理
第三节 非测距定位技术
一、基于非测距的算法概述
二、DV-Hop定位算法
三、新型WSN定位研究分析
四、研究前景与应用分析

第五章 无线传感网络的安全性技术
第一节 无线传感网络中的安全机制
一、无线传感器网络安全的基本理论
二、无线传感器网络的安全机制
三、无线传感器网络运行的操作系统
四、链路层加密方案——Tinvos的安全防护措施
五、无线传感器网络安全综合解决方案
第二节 无线传感网络的入侵检测技术
一、无线传感器网络可能遇到的入侵形式
二、典型的入侵检测方法
三、无线传感器网络中入侵检测的体系结构
四、无线传感器网络中典型检测算法
第三节 无线传感器网络中的密钥管理
一、无线传感器网络密钥管理的基本要求
二、无线传感器网络的密钥管理方案
三、密钥预分配方案
四、无线传感器网络密钥管理的深入探讨

第六章 构建面向工业应用的无线传感网络系统模型
第一节 工业领域中的无线传感网络结构设计
一、网络拓扑结构优化设计
二、网络自组织方法
三、多数据汇集点网络传输实现
四、性能评价
第二节 工业领域中的无线传感网络数据收集与分析
一、无线传感器网络数据收集模式
二、数据收集方法分类
三、基于时空相关性的数据收集
四、基于压缩感知的数据收集

第七章 设计工业适用的无线传感网络设备
第一节 无线传感网络节点的设计
一、基于无源技术的无线传感器网络节点设计
二、基于RFID技术的无线传感器网络节点设计
第二节 无线传感网络网关的设计
一、矿井无线传感器网络的网关设计
二、面向水环境监测的无线传感器网络网关设计
三、无线传感器网络M2M网关的设计与实现
第三节 无线传感网络后台监控的设计
一、系统监控平台的构成
二、监控系统后台软件的设计与实现

第八章 工业应用中无线传感网络的特点
第一节 传感器节点的结构
一、测温节点的体系结构
二、测温节点的硬件系统设计
三、测温节点的软件系统设计
四、实际应用
第二节 频段选择
一、MAC协议与频段
二、无线传感器网络的频段感知管理
第三节 收发芯片选择
一、无线传感器网络中收发芯片的能量效率
二、收发芯片系统架构
三、收发芯片选择
四、国内外各大芯片厂商及模块厂商产品比对
第四节 天线选择
一、天线是无线传感器网络应用研究的重要问题
二、全向天线和定向天线
三、应用场景分析
第五节 微处理器芯片选择
一、选择微处理器芯片要考虑的需求
二、选择CPU时需考虑的重要参数
第六节 传感器选择
一、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型
二、灵敏度的选择
三、频率响应特性
四、线性范围
五、稳定性
六、精度
第七节 总体设计
一、系统需求分析
二、监测系统的总体设计方案
三、软硬件系统的设计要求

第九章 案例分析
一、系统设计方案
二、系统硬件系统设计
三、系统软件设计
四、实际应用测试
参考文献