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第28章　分布式传感器网络的位置中心联网技术737

28.1　引言737

28.2　位置中心计算739

28.3 网络模型741

28.4　位置中心联网技术741

28.4.1　UW-API742

28.4.2　UW-Routing745

28.5　目标跟踪应用749

28.6　试验平台评估753

28.6.1　控制信息与有效载荷信息之间的关系755

28.6.2　区域内信息与转发的区域外信息之间的关系756

28.6.3　每个节点占用的全部带宽758

参考文献759

第29章　定向传播761

29.1　引言761

29.2　传感器网络编程762

29.2.1　发布／订阅API762

29.2.2　概念命名763

29.2.3　命名匹配764

29.3　定向传播协议簇766

29.3.1　两相牵引传播767

29.3.2　推进传播770

29.3.3　单相牵引传播771

29.3.4　用地理信号来限制洪泛772

29.4　促进网络内部处理773

29.4.1　执行滤波器774

29.5　评估777

29.5.1　实现经验777

29.5.2　传播设计选择评估777

29.5.3　网内处理的评估784

29.5.4　不同传播算法的应用性能789

29.6　相关工作793

29.7　结论793

致谢794

参考文献794

第30章　数据安全前景797

30.1 引言797

30.2　数据安全威胁797

30.3　安全需求799

30.3.1　机密性799

30.3.2　消息认证799

30.3.3　有效性800

30.3.4　认可800

30.4　约束800

30.4.1　有限的电池能量801

30.4.2　有限的计算能力801

30.4.3　有限的通信能力801

30.4.4　传感器设备的无人值守特性802

30.5　建立解决方案802

30.5.1　物理层802

30.5.2　链路层803

30.5.3　网络层803

30.5.4　传输层及其上面各层804

30.5.5　密钥管理804

30.6　安全机制806

30.6.1 LPD/LPI806

30.6.2　加密807

30.6.3　消息认证810

30.6.4　密钥管理813

30.7　其他资源816

30.8　总结816

参考文献817

第31章　服务质量测度820

31.1　服务系统820

31.1.1　服务系统的构成820

31.1.2　顾客满意度822

31.1.3　资源与需求的影响824

31.2 网络中的服务质量（QoS）825

31.2.1　引言826

31.2.2　网络QoS测度的特征827

31.3　提供服务质量的系统方法829

31.3.1　基于排队模型的性能分析830

31.3.2　基于大偏差理论的性能分析831

31.4　案例研究834

31.4.1　例1：利用排队网络分析QoS测度中的时延与抖动834

31.4.2　例2：利用流体模型分析QoS测度中的信息丢包概率837

31.5　结束语840

参考文献840

第32章　分布式传感器网络的后台程序842

32.1 引言842

32.2　网络后台程序844

32.3　广域网的后台程序847

32.3.1　路径计算847

32.3.2　吞吐稳定性的传输控制854

32.4　Ad Hoc移动网络的后台程序859

32.4.1　全时连通性概念860

32.4.2　CTIME协议862

32.4.3　实验结果866

32.5　结论871

致谢873

参考文献873

Ⅴ　能量管理877

第33章　能量感知传感器系统的设计877

33.1　引言877

33.2　能耗的来源878

33.3 优化功耗：系统设计的不同阶段880

33.4　节能技术881

33.4.1　调节供电电压、频率及门限电压882

33.4.2　关断空闲元件884

33.4.3　计算任务的转移891

33.4.4　能量感知路由892

33.5　结论893

参考文献893

第34章　操作系统能量管理896

34.1 引言896

34.1.1　针对CPU的DPM897

34.1.2　针对I/O的DPM897

34.2　面向处理器节点的能量管理898

34.2.1　LEDF算法899

34.2.2　应用测试901

34.2.3　实验结果903

34.3　面向I/O设备节点的能量管理909

34.3.1 具有两种状态的I/O设备的最优设备调度909

34.3.2　在线设备调度925

34.3.3　多状态I/O设备的低功耗设备调度928

34.3.4　实验结果933

34.4　结论937

致谢938

参考文献938

第35章　传感器数据通信的一种测能方法940

35.1 引言940

35.2　系统构想942

35.3　基于缓存的通信方式944

35.4　实验结果948

35.5　空间相关性952

35.6　相关工作956

35.7　结论957

致谢957

参考文献958

第36章　微传感器网络中以编译器为导向的通信能耗优化960

36.1　引言和研究目的960

36.2　高层体系结构962

36.2.1　语言支持963

36.3　通信优化964

36.3.1　数据分解和并行处理964

36.3.2　简单通信966

36.3.3　信息矢量化968

36.3.4　信息合并969

36.3.5　信息聚合970

36.3.6　内部循环体的优化971

36.4　实验设置972

36.4.1　基准代码972

36.4.2　能耗模型973

36.5　结果974

36.5.1　能量分解975

36.5.2　灵敏度分析978

36.5.3　内部循环体信息优化的影响982

36.5.4　通信与计算相重叠时的影响984

36.5.5　通信误差987

36.6　编译器算法988

36.7　结论与展望990

参考文献991

第37章　无线传感器网络中以传感器为中心的路由993

37.1 引言993

37.2 以传感器为中心的可靠路由995

37.3　可靠路由的模型996

37.4　结果999

37.4.1　复杂度结果999

37.4.2　分析结果1000

37.5 路径缺陷1003

37.5.1　评估标准1003

37.5.2　启发式方法1006

37.6 仿真结果1007

37.6.1　算法分析1008

37.7 结论1011

致谢1011

参考文献1011

Ⅵ 自适应任务分派1015

第38章　传感器网络的查询处理1015

38.1 引言1015

38.2 传感器网络查询处理的体系结构1018

38.2.1　构架总览1019

38.2.2　查询介绍及其优化1020

38.2.3　查询语言1021

38.2.4　查询分发和结果收集1024

38.2.5　查询处理1026

38.3　传感器网络的特殊技术和优化1028

38.3.1　寿命1028

38.3.2　推进计算1030

38.3.3　跨层交互1031

38.3.4　获取式查询处理1032

38.4 数据收集实验1034

38.4.1　伯克利植物园的配置1034

38.4.2　仿真试验1036

38.5 相关工作1039

38.5.1　Ad Hoc网络1039

38.5.2　分布式查询处理1040

38.6 结论与未来挑战1040

38.6.1　适应性1041

38.6.2　嵌套查询、多对多通信和其他分布式程序原语1042

38.6.3　多查询优化1043

38.6.4　异构网络1043

致谢1043

参考文献1044

第39章 自动软件重构1047

39.1 问题描述1047

39.2 资源限制1048

39.3 应用实例1050

39.4　分布式动态链接1052

39.5　分类器交换1056

39.6　可靠性1060

39.7　相关方法1062

39.8　总结1065

致谢与免责声明1065

参考文献1065

第40章　移动代码支持1067

40.1 问题描述1067

40.2 移动代码模型1067

40.3 分布式动态链接1070

40.4 后台程序执行1072

40.5 应用程序接口1081

40.6 相关工作1085

40.7 总结1087

致谢与免责声明1087

参考文献1087

第41章　传感器网络协同处理中的移动代理框架1089

41.1　引言1089

41.2 基于移动代理的分布式计算1090

41.2.1　移动代理属性与寿命1091

41.2.2　性能评估1093

41.3 移动代理框架（MAF）1099

41.4　应用实例1101

41.4.1　本地处理结果的格式1101

41.4.2　集成算法1103

41.4.3　移动代理路线1106

41.5 总结1107

参考文献1107

第42章　分布式服务1110

42.1 引言1110

42.2 分布式服务的目的和意义1111

42.3 分布式服务的现状1112

42.4 一种分布式传感器系统体系结构1114

42.5 以数据为中心的网络协议1117

42.6 自组织传感器应用的分布式服务1118

42.6.1　可重构的智能节点1119

42.6.2　查找服务1120

42.6.3　合成服务1121

42.6.4　适应服务1123

42.6.5　查找服务的API1123

42.7 应用系统1125

42.7.1　通用移动对象模型1126

42.7.2　协同信号处理1130

42.8 结论1132

致谢1133

参考文献1133

第43章 自适应主动查询1135

43.1 引言1135

43.2 随机游走式主动查询1137

43.2.1　在非结构化的对等网络中搜索1138

43.2.2 传闻路由1139

43.2.3 获取1141

43.3 定向主动查询1144

43.3.1　源路由与曲线路由1144

43.3.2　基于学习的有效传感网络查询（LEQS）1144

43.3.3 地理转发1146

43.3.4 传感驱动查询1146

43.4　结论1147

参考文献1148

Ⅶ 自组织1151

第44章 自组织需求1151

44.1 问题描述1151

44.2 自上而下的控制1152

44.3 自下而上的重构1155

44.4 自组织模型1158

44.5 总结1159

致谢1160

参考文献1160

第45章　突发事件1162

45.1 问题描述1162

45.2　连续模型1164

45.3　离散模型1167

45.4 病态行为的特征1169

45.5 总结1170

致谢与免责声明1170

参考文献1170

第46章　生物原型1173

46.1 背景1173

46.1.1 生物原型特性1173

46.1.2　为什么应用于无线传感器网络1174

46.1.3　生物样本模型1175

46.2 所用工具1176

46.2.1　细胞自动机1176

46.2.2　Cantor1177

46.3 蚂蚁信息素模型1178

46.3.1　怎样修改生物模型1178

46.3.2　Dorigo的工作1179

46.3.3　Dorigo工作的不同之处1179

46.3.4　路由问题的应用1179

46.3.5　所用工具1180

46.3.6　参数推导1183

46.3.7　误差探究1187

46.3.8　信息素的工作原理1188

46.3.9　谣传1192

46.4 总结1194

致谢与免责声明1195

参考文献1195

第47章　物理和化学1196

47.1 引言1196

47.1.1　无线传感器网络1196

47.1.2　无线传感器网络中的路由1197

47.2　关于物理和化学中两个例子的讨论1197

47.2.1　Ising模型1198

47.2.2　分形1200

47.3　建模工具1203

47.3.1　细胞自动机背景1203

47.3.2　Cantor工具1204

47.4　理想化的仿真场景1204

47.5 在无线传感器网络中应用物理和化学模型1206

47.5.1　玻璃自旋模型1206

47.5.2　多分形1210

47.6 协议比较和讨论1214

致谢与免责声明1216

参考文献1216

第48章　移动Ad Hoc传感器网络能量感知路由的整体智能1217

48.1　引言1217

48.1.1　人造生命1217

48.1.2　基于环境的交流1218

48.1.3　蚂蚁的踪迹1218

48.2　用于路径搜索的智能蚂蚁1219

48.2.1　路由表1220

48.2.2　数据包的路由1220

48.2.3　饱和值1221

48.2.4　概率的修改1221

48.2.5　算法1223

48.3　结果1223

48.3.1　路径的建立1224

48.3.2　能量分布1225

48.3.3　能量获取方式1227

48.3.4　噪声的影响1227

48.4　结论1228

参考文献1228

第49章　随机网络与渗透理论1231

49.1　符号1231

49.2　背景1232

49.3　图论1234

49.4 Erd？s-Rényi图1236

49.5　小世界图1237

49.6　无尺度图1242

49.7　渗透理论1247

49.8　Ad Hoc无线网络1249

49.9　群集系数1252

49.10　相互关系1257

49.11　索引结构1263

49.12　图形分割1264

49.13　预期的跳数1266

49.14　概率矩阵的特征1273

49.15　网络的冗余性和可靠性1275

49.16　承受攻击的能力1283

49.17　临界值1284

49.18　总结1285

致谢与免责声明1285

参考文献1286

第50章　多跳移动环境中的通信链接行为1287

50.1 引言1287

50.2　相关工作1288

50.3　链接特性1290

50.3.1　链接的期望寿命1292

50.3.2　链接寿命分布1296

50.3.3　新链接的期望到达率1299

50.3.4　新链接交叉到达的时间分布1302

50.3.5　链接的期望变化率1305

50.3.6　链接中断交叉到达时间的分布1306

50.3.7　链接变化交叉到达时间的分布1308

50.3.8　相邻节点的期望数目1311

50.4　仿真1311

50.5　链接特性的应用1315

50.6　结论1317

附录50A1318

50.A1　υ，φ和α的联合概率密度1318

参考文献1322

Ⅷ　系统控制1324

第51章　分布式传感器网络控制层次结构范例1324

51.1　引言1324

51.2　Petri网络1325

51.3 层次结构模型1326

51.3.1　综述及术语1326

51.3.2　操作指令1329

51.3.3　网络通信1330

51.3.4　协作感知1331

51.4　控制规范1332

51.5　控制器设计1333

51.5.1　FSM控制器1333

51.5.2　矢量加法控制器1336

51.5.3　基于Petri网的控制1338

51.5.4　三个控制器的性能及其比较1340

51.6　案例研究1349

51.6.1　仿真结果1349

51.7　讨论和结论1350

致谢与免责声明1351

参考文献1351

附录1352

51A.1　可控转换1352

51A.2　不可控转换1357

51A.3　Petri网络控制器执行1359

51A.4　FSM和矢量控制器执行1363

51A.5　监测网络Petri网设备模型1368

Ⅸ　工程案例1372

第52章　SenSoft：协作传感器网络的开发1372

52.1 引言1372

52.2　传感器信息技术系统结构概述1372

52.3　硬件平台原型1374

52.4　SenSoft的体系结构框架1375

52.5　软件基础结构1377

52.6　SenSoft信号处理1380

52.7　组件交互1382

52.8　范例1383

52.9　总结1389

参考文献1390

第53章　清洗传感器数据的统计学方法1391

53.1 引言1391

53.2　贝叶斯估计和有噪传感器1393

53.3　误差模型和先验知识1395

53.4　减少不确定性1396

53.5　传统查询估值和有噪传感器1398

53.6　查询有噪传感器1399

53.6.1　类别Ⅰ1399

53.6.2　类别Ⅱ1400

53.6.3　类别Ⅲ1401

53.6.4　积分的逼近1402

53.7　时空相关性和无线传感器1402

53.8　建模和相关性1403

53.9　在线分布式学习1406

53.10　异常值探测和丢失值恢复1409

53.11　未来研究方向1411

参考文献1412

第54章　针对濒危物种的植物监测1414

54.1 引言1414

54.2　监测系统1416

54.3　植物监测的典型研究1418

54.4　传感器网络1419

54.5　数据特性和传感器需求1421

54.5.1　气象数据1421

54.5.2　土壤数据1422

54.5.3　图像1422

54.5.4　事件监测1422

54.6　空间和时间标准：不同的监测需求1423

54.7　网络特性1424

54.8　布设问题1426

54.9　数据使用1427

参考文献1428

第55章　无线网状网的分布式传感器应用设计1429

55.1 引言1429

55.2 网状网组网技术的特点1430

55.2.1　开发者在设计上需要考虑的问题1431

55.3　几种主流网络拓扑结构的比较1432

55.3.1　信息在总线型网络中的传输1433

55.3.2　信息在星型网络中的传输1434

55.3.3　信息在网状网中的传输1434

55.4　设计实际网状网的基本指导方针1435

55.4.1　典型网状网的一些参数1437

55.5　网状网应用设计实例1438

55.5.1　用分布式传感器来装备水处理工厂1438

55.5.2　设计使用无线网状网的过程控制系统1441

55.5.3　使用叶节点监测卡车货运1444

55.5.4　无线网状安全系统的设计1449

55.5　应用设计的成功方法1452

参考文献1452

Ⅹ　波束形成1456

第56章　波束形成1456

56.1　引言1456

56.1.1　历史背景1456

56.1.2　窄带波束形成和宽带波束形成的对比1458

56.1.3　窄带波形的波束形成1460

56.1.4　宽带波形的波束形成1466

56.2　DOA估计和源定位1468

56.2.1　射频信号1469

56.2.2　声／震信号1471

56.3　阵列系统性能分析及鲁棒性设计1481

56.3.1　声源的计算机仿真结果1481

56.3.2　用于信源定位的CRB1484

56.3.3　传感器阵列的鲁棒性设计1492

56.4　两个宽带波束形成系统的实现1496

56.4.1　使用子带方法实现的雷达宽带波束形成器1496

56.4.2　声学宽带波束形成器的iPAQS实现1498

参考文献1501