spContent=物联网是我国产业转型的重要新兴产业之一,传感器网络是解决物联网应用中,近距范围内终端组网、通信、传输等核心问题的关键技术。通过课程,进行体系化的学习传感器网络基本理论和技术,完成对信道特征、拓扑组建、感知连通等相关知识有一个全面认知和深刻理解,使学生扎实掌握无线传感器网络的基本概念,能熟练运用所学的传感器网络相关的关键技术,系统解决无线传感器网络在应用中的典型问题,完成对传感器网络的设计、开发、集成和系统的管理。
课程的学习,仅仅是帮助同学们打开物联网技术应用的大门,最后希望能在知识和能力培养的过程中,让大家学会从科学思维方法中映射生活现象,改变生活方式,提高生活质量。
物联网是我国产业转型的重要新兴产业之一,传感器网络是解决物联网应用中,近距范围内终端组网、通信、传输等核心问题的关键技术。通过课程,进行体系化的学习传感器网络基本理论和技术,完成对信道特征、拓扑组建、感知连通等相关知识有一个全面认知和深刻理解,使学生扎实掌握无线传感器网络的基本概念,能熟练运用所学的传感器网络相关的关键技术,系统解决无线传感器网络在应用中的典型问题,完成对传感器网络的设计、开发、集成和系统的管理。
课程的学习,仅仅是帮助同学们打开物联网技术应用的大门,最后希望能在知识和能力培养的过程中,让大家学会从科学思维方法中映射生活现象,改变生活方式,提高生活质量。
—— 课程团队
课程概述
传感器网络是解决物联网应用中,近距范围内终端组网、通信、传输等核心问题的基础核心技术。本课程旨在帮助学生扎实掌握并熟练运用传感器网络相关的技术和手段,系统解决无线传感器网络在物联网、工业互联网、智能制造等工程应用中的典型问题。
本课程包含如下基本任务:无线传感器网络的基本构成要素和要求、网络高效部署及拓扑控制、无线通信基本特性和节能关键、目标定位和时间同步、MAC层协议和路由技术、数据融合和汇聚技术等。
课程的特色就在,除了学习、剖析传感器网络从硬件、传输控制到网络调度的核心技术的同时,更加注重结合复杂工程问题的方案设计综合技能培养,从而培养同学们具备利用所学知识,对复杂工程问题给出正确的应用分析和需求分解、规划基本技术方案、确立技术实现的核心知识、并能结合应用需求和技术发展给出论价值和应用意义分析的能力。
授课目标
通过本课程的学习,使学生扎实掌握无线传感器网络的基本概念,能熟练运用所学的传感器网络相关的关键技术,系统解决无线传感器网络在应用中的典型问题,完成对传感器网络的设计、开发、集成和系统的管理。
成绩 要求
课程大纲
初识传感器网络
课时目标:熟悉无线传感器网络的特点和关键技术,具备分析无线传感网应用范围和价值的能力。
1.1 传感器的架构
1.2 传感器网络的发展历史
1.3 传感网典型应用
节点与网络
课时目标:了解无线传感器网络的基本架构,掌握无线传感器网络的基本概念和协议体系。
2.1 传感器网络的基本构成
2.2 传感器网络协议
2.3 传感器网络的关键技术
无线信道模型
课时目标:掌握链路的模型、计算无线信道通信质量相关的阈值门限。
2.1 无线信道概述
2.2链路的质量模型
2.3 能量消耗模型
2.4 无线链路冲突模型
网络连通技术
课时目标:理解无线传感器网络部署的基本概念、原则与尺度;掌握传感器网络的常见拓扑结构;掌握无线传感器网络的连通性的基本概念,能深刻理解和重现随机网络的连通特性。
4.1 部署概念与核心
4.2 网络连通概念与分类
4.3 随机网络的连通控制
4.4 能量有效的网络连通控制
感知覆盖技术
课时目标:掌握无线传感器网络覆盖性能的定性分析、定量分析和控制方法。
5.1 网络覆盖性能的尺度
5.2 覆盖的分类
5.3 K-覆盖及其验证
5.4 栅栏覆盖
时间同步
课时目标:理解同步的基本概念、影响因素;理解低精度数据同步技术和代表性技术;掌握高精度时钟同步中的代表技术。
7.1 时间同步技术概述
7.2 时钟模型分析
7.3低精度时间同步技术
7.4 高精度时钟同步技术
7.5 网络时钟同步技术
章节8定位技术
课时目标:掌握无线传感器网络常用定位技术的原理,掌握低精度和高精度的定位技术及其实现。
8.1 定位技术概述
8.2 低精度定位技术
8.3 高精度定位技术
8.4 网络定位技术
8.5 定位技术的理论分析
传输控制技术(MAC)
课时目标:掌握无线MAC协议基础知识和价值;掌握多种类型下的非冲突机制MAC层协议;掌握基于能量、竞争、睡眠的MAC层协议。
9.1 MAC层概述
9.2 传统MAC协议
9.3 基于能量高效的MAC协议
9.4 基于睡眠调度的MAC协议
9.5 非竞争机制的MAC协议
路由技术
课时目标:掌握路由概念、衡量尺度,理解路由的多样性机理并掌握多路径路由算法机理;掌握数据中心、网络寿命最大化的路由方案。
10.1 路由的概念
10.2 路由的评估尺度
10.3 路由的多样性
10.4 以数据为中心的路由
10.5 最大网络寿命的路由
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参考资料
[1] Bhaskar Krishnamachari. Networking Wireless Sensors[M]. Cambridge: Cambridge Press, 2005.
[2]徐平平, 刘昊, 褚宏云, 等译. 无线传感器网络[M]. 电子工业出版社, 2018.
[3]孙立民,张书钦,李志等. 无线传感器网络理论及应用[M]. 清华大学出版社, 2018.