无线传感器网络原理
无线传感器网络原理
1000+ 人选课
更新日期:2025/05/09
开课时间2025/02/28 - 2025/08/30
课程周期27 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

《无线传感器网络原理》是物联网技术应用领域的一门重要的专业课程,该课程主要介绍什么是无线传感器网络?如何构建一个无线传感器网络?如何解决无线传感器网络在实际应用中存在的关键技术问题?通过该课程的学习,你将掌握根据实际应用需求如何构建一个无线传感器网络应用系统的能力。

无线传感器网络被称为二十一世纪最具影响的技术之一,在工业、农业以及人们的日常生活中将无处不在。

如何去构建一个无线传感器网络?无线传感器网络的应用实现需要解决哪些关键技术问题?

本课程主要介绍三方面的内容:

第一,无线传感器网络的组成,包括其体系结构、不同组网形态以及如何设计和实现无线传感器节点。

第二,无线传感器网络的数据传输,包括通信协议标准、物理层实现技术、MAC层实现技术和路由层的实现技术。

第三,无线传感器网络应用中的关键技术,包括同步技术、定位技术、数据融合和数据管理技术等。

本课程配套的《楼宇智能控制虚拟仿真实验》,是国家级一流虚拟仿真实验课程,通过该实验,可以让学习者身临其境的去利用无线传感器网络系统处理复杂楼宇控制,实现楼宇智能化。

     本课程教学过程中,教学团队将会结合实际应用案例进行深入浅出地讲解,将原理贯穿于具体应用中,让学生通过课程的学习能真正掌握如何构建一个无线传感器网络应用系统,解决实际应用需求。




课程大纲

在线开放学习指导

  • 1.1 课程学习指导

第一章 无线传感器网络概述

  • 2.1 1.1 无线传感器网络的概念
  • 2.2 1.2 无线传感器网络的特征
  • 2.3 1.3 无线传感器网络的关键技术
  • 2.4 1.4 章节测试

第二章 无线传感器网络的硬件及设计

  • 3.1 2.1 无线传感器网络的体系结构
  • 3.2 2.2 节点的体系结构
  • 3.3 2.3 节点的设计规划
  • 3.4 2.4 节点的模块设计1
  • 3.5 2.5 节点的模块设计2
  • 3.6 2.6 章节测试

第三章 无线传感器网络的控制结构

  • 4.1 3.1 无线传感器网络的拓扑结构
  • 4.2 3.2 无线传感器网络的软件体系结构
  • 4.3 3.3 无线传感器网络的协议栈
  • 4.4 3.4 无线传感器网络通信体系结构
  • 4.5 3.5 章节测试

第四章 无线传感器网络的协议标准

  • 5.1 4.1 IEEE802.15.4标准概述
  • 5.2 4.2 IEEE802.15.4物理层协议规范
  • 5.3 4.3 IEEE802.15.4 MAC层协议规范
  • 5.4 4.4 使用IEEE802.15.4 构建无线传感器网络
  • 5.5 4.5 ZigBee协议概述
  • 5.6 4.6 ZigBee网络层规范
  • 5.7 4.7 ZigBee应用层规范
  • 5.8 4.8 章节测试

第五章 无线传感器网络的通信与组网技术

  • 6.1 5.1 无线通信基础概述
  • 6.2 5.2-1 MAC层协议概述
  • 6.3 5.2-2 基于竞争的MAC层协议—S-MAC协议
  • 6.4 5.2-3 基于竞争的MAC层协议—T-MAC协议
  • 6.5 5.2-4 基于分配的MAC层协议—TRAMA协议
  • 6.6 5.2-5 混合型MAC协议—ZMAC协议
  • 6.7 5.3-1 路由层协议概述
  • 6.8 5.3-2 以数据为中心的路由—SPIN协议
  • 6.9 5.3-3 分层结构的路由协议—LEACH协议
  • 6.10 5.3-4 地理位置信息路由协议—GPSR协议
  • 6.11 5.3-5 QoS路由协议-SPEED协议
  • 6.12 5.4 章节测试

第六章 无线传感器网络的时间同步技术

  • 7.1 6.1 时间同步技术概述
  • 7.2 6.2 时钟模型
  • 7.3 6.3 同步技术及关键问题
  • 7.4 6.4 经典时间的同步机制和DMTS协议
  • 7.5 6.5 RBS协议和TPSN协议
  • 7.6 6.6 萤火虫同步技术和Peskin模型
  • 7.7 6.7 M&S模型和协作同步技术
  • 7.8 6.8 章节测试

第七章 无线传感器网络的定位技术

  • 8.1 7.1 定位技术概述
  • 8.2 7.2 常用的测距技术
  • 8.3 7.3 基于测距的定位算法
  • 8.4 7.4 基于非测距的定位算法
  • 8.5 7.5 定位系统介绍
  • 8.6 7.6 章节测试

第八章 无线传感器网络的数据融合技术

  • 9.1 8.1 数据融合概述
  • 9.2 8.2 数据融合的分类
  • 9.3 8.3 数据融合的经典算法
  • 9.4 8.4 数据融合的现状与发展
  • 9.5 8.5 章节测试

第九章 无线传感器网络的数据管理技术

  • 10.1 9.1 数据管理技术概述
  • 10.2 9.2 数据管理系统的体系结构
  • 10.3 9.3 数据管理系统的数据模型
  • 10.4 9.4 数据查询技术与查询语言
  • 10.5 9.5 数据查询处理方法与索引技术
  • 10.6 9.6 数据聚合技术
  • 10.7 9.7 TinyDB系统
  • 10.8 9.8 章节测试

第十章 无线传感器网络应用案例分析

  • 11.1 10.1 应用简介
  • 11.2 10.2 案例分析—智能家居
  • 11.3 10.3 案例分析—粮库粮情远程监控系统
  • 11.4 10.4 案例分析—美国“沙地直线”项目

实验部分

  • 12.1 实验一 Zigbee 简介及开发环境建立
  • 12.2 实验二 LED灯闪烁实验
  • 12.3 实验三 点对点无线点灯实验
  • 12.4 实验四 Zigbee组网实验
  • 12.5 实验五 NB_IoT开发环境认知
  • 12.6 实验六 温湿度采集实验
  • 12.7 实验七 数据上传云平台实验