无线传感器及元器件

译者序

前言

致谢

作者简介

绪论

第1章元器件及其应用

1.1测量

1.2元器件架构和元器件应用

1.2.1信号和信号调理

1.2.2元器件的种类

1.3数字元器件的硬件和软件

1.3.1数字元器件的组成单元

1.3.2微处理器和微控制器

1.3.3输入和输出

1.3.4信号转换

1.3.5数字信号处理

1.4传感器技术和先进的传感器

1.4.1传感材料

1.4.2传感器的生产过程

1.4.3传感器技术和IC传感器的发展趋势

1.4.4传感器分布和多传感器系统

1.4.5智能传感器

1.5元器件及传感器通信和传感器网络

1.5.1无线元器件通信

1.5.2元器件信号的调制和编码

1.5.3无线通信系统实例

1.5.4无线传感器和元器件实例

1.6工业元器件系统

1.6.1工业通信系统

1.6.2工业传感器网络的基本元素

1.6.3工业网络协议

1.6.4以太网和现场总线

1.6.5现场总线的实现

1.6.6现场总线设计和应用示例

1.6.7遥测和SCADA系统

1.7噪声和失真

1.7.1电子系统中的内部噪声

1.7.2干扰

1.7.3通信系统中的噪声和失真

1.7.4数字系统中的噪声

1.8小结

第2章无线通信

2.1无线通信原理

2.2电磁波传播

2.2.1自由空间传播的功率和链路分析

2.2.2天线特性

2.2.3近场、远场和衰落

2.2.4电场矢量叠加

2.2.5自由空间路径损耗

2.2.6额外路径损耗和大气衰减

2.2.7电磁波的反射

2.2.8大气折射

2.2.9电磁波的衍射

2.2.10电磁波的室内传输

2.2.11频段分配

2.3RF组成

2.3.1放大器

2.3.2衰减器

2.3.3滤波器

2.3.4振荡器

2.3.5频率乘法器

2.3.6混频器

2.3.7调制器和检测器

2.3.8解调器

2.3.9复用器

2.3.10天线

2.3.11相位检测器和移相器

2.3.12功率分配器和功率合成器

2.3.13RF变压器

2.3.14EMI和RFI滤波器

2.3.15其他组件

2.3.16RF收发机

2.3.17无线调制解调器

2.4模拟调制和复用

2.4.1幅度调制

2.4.2频率调制

2.4.3相位调制

2.4.4频分复用和时分复用

2.5数字信号的调制和复用

2.5.1振幅键控

2.5.2移频键控

2.5.3移相键控

2.5.4二进制移相键控

2.5.5差分移相键控

2.5.6四进制移相键控

2.5.7偏移QPSK

2.5.8差分QPSK

2.5.9八进制移相键控

2.5.10数字复用

2.6扩频和多路接入技术

2.6.1直接序列扩频

2.6.2跳频扩频

2.6.3多路接入技术

2.6.4频分多址

2.6.5时分多址

2.6.6扩频多址

2.6.7码分多址

2.6.8跳频多址

2.6.9混合扩频技术

2.6.10空分多址

2.6.11载波监听多路接入

2.6.12分组无线

2.7小结

第3章数据传输、网络、协议和标准

3.1数据传输

3.1.1串行和并行数字通信

3.1.2同步和异步传输

3.1.3单工、半双工、全双工数据传输

3.1.4无线数据传输

3.1.5无线电频段数据传输

3.1.6红外数据传输

3.1.7微波数据传输

3.2数据流的安全性

3.2.1信道编码

3.2.2加密

3.3网络的基本要素和拓扑结构

3.3.1网绍软件

3.3.2网绍拓扑结构

3.3.3互联网

3.3.4Internet和Intranet

3.4协议

3.4.1OSI模型

3.4.2OSI模型的结构

3.4.3IEEE802网络模型

3.5标准

3.5.1IEEE802标准

3.5.2无线以太网概念

3.5.3IEEE802.16无线城域网

3.5.4基于码分多址的标准

3.5.5基于时分多址的标准

3.5.6GSM和GPRS标准

3.5.7其他无线通信网络标准

3.5.8支持智能传感器接口的IEEE1451标准

3.6无线通信网络、PAN、LAN和WLAN

3.6.1频谱分配的近来发展

3.6.2无线通信网络的类型

3.6.3无线通信网络的拓扑结构

3.6.4无线扩展局域网技术

3.6.5IEEE802.11无线局域网标准

3.6.6HIPERLAN标准

3.6.7蓝牙

3.6.8工业传感器总线和网络

3.7网络、数据和信息管理

3.8小结

第4章无线元器件和传感器网络

4.1无线传感器架构和网络设计

4.1.1无线传感器和转换器

4.1.2无线传感器网络架构

4.1.3IEEE1451标准对传感器网络的影响

4.2无线元器件架构和网络设计

4.2.1无线元器件的必要元件

4.2.2无线网桥、路由器、网关和中继器

4.2.3无线数据记录仪

4.2.4无线元器件的功率考虑

4.2.5无线元器件的其他问题

4.3无线传感器和元器件网络设计

4.3.1移动无线元器件和传感器网络

4.3.2无线传感器网络的能量问题

4.3.3蓝牙传感器网络

4.3.4蓝牙网络的应用

4.3.5IEEE802传感器和元器件网络

4.4无线集成网络传感器

4.4.1WINS功率需求

4.4.2WINS的应用

4.5即插即用传感器和网络

4.6工业无线通信网络和自动控制

4.6.1无线现场总线

4.6.2工业无线Mesh网络

4.7小结

第5章无线传感器和设备的应用

5.1特定应用场合的无线传感器和设备

5.1.1特定应用场合的无线传感器和网络

5.1.2特定应用场合的嵌入式无线通信设备和网络

5.1.3特定应用的模块及附加无线通信设备和网络

5.2商用无线传感器和元器件

5.3研发中的无线元器件和传感器网络

5.3.1应用层和物理层上的软硬件问题

5.3.2物理层和网络层上的效率

5.3.3通信协议和网络管理方面的问题

5.4工业化无线传感器和元器件网络

5.4.1无线通信系统和现场总线的集成

5.4.2无线内置检测和基于条件的维护

5.5无线人类健康监测和环境应用

5.5.1无线人类健康系统

5.5.2无线环境和生活环境监测系统

5.5.3环境观察和预测系统

5.6射频识别

5.7用户产品和其他应用

5.7.1无线用户产品

5.7.2其他无线应用

5.8小结

参考文献

　　本书介绍了无线传感器、元器件以及网络研究领域中的研究成果和应用技术，描述了所有能有效计划、设计与实施无线元器件与传感器网络所必需的内容。从基本概念到实践应用共划分成5章，前3章概括了元器件、测量、传感器技术、通信系统与网络的基础；后2章通过实例的方式主要说明了构造传感器与元器件的具体操作以及传感器网络在各种领域中的应用。本书反映了当前无线传感器与元器件技术的发展水平，可作为传感技术和传感网络等专业的研究生教材，也可供从事测量与元器件应用领域的专业技术人员、科研人员及大专院校相关专业的学生阅读参考。　　3G移动通信网络所取得的成绩说明了在无线媒质上进行高质量数据传输的能力在逐步增强。将无线功能应用到元器件及传感器系统中，使得它们具有无比的灵活性、健壮性与智能性。《无线传感器及元器件：网络、设计与应用》一书讲述了这个尚处于萌芽状态领域的基本原理、技术发展水平与现代应用。　　从基本概念到实践应用，本书概述了所有能有效计划、设计与实施无线元器件与传感器网络所必需的内容。作者概括了元器件、测量、传感器技术、通信系统与网络的基础，同时也介绍了与数字无线元器件有关的理论、方法和组成。本书系统介绍了这些技术，同时也阐述了现代通信系统的原理、组成与技术，另外也讨论了网络标准、协议，拓扑结构与安全性等。　　基于这些技术内容，本书通过实例说明了构造传感器与元器件的具体操作。作者在最后章节中主要介绍了传感器与元器件在各种领域中的应用，包括商业、人类健康与用户产品运用。【作者简介】　　HalitEren博士毕业于英国谢菲尔德大学，1973年获得电子工程专业的工程学士学位；1975年获得电子工程专业的硕士学位，并获得控制工程专业的博士学位；1998年获得位于西澳大利亚州的科廷理工大学的工商管理硕士，主修课程为国际管理与领导。HalitEren博士自1983年以来一直在科廷理工大学授课，一开始是在位于Kalgoorlie的采矿学院，然后是在位于澳大利亚西部Perth的电子与计算机工程学院。他曾有一段时间是电子与通信系的领导。Eren博士擅长的领域有：元器件、元器件应用系统及网络；电子便携式元器件、信号处理；工程数学。他已经研究无线及便携式元器件达17年之久。主要研究领域是电磁场、超声波、红外线技术、现场总线网、遥感勘测与电子控制器。他是许多工业及政府组织的咨询顾问。Eren博士至今已对150多次会议，很多杂志与学报，以及各种CRC与JohnWiley&Sons出版的书籍做出过贡献。Eren博士是CRC出版社在2004年出版的书名为《电子便携式元器件：设计及应用》的作者。现代技术的应用正在生产大量的便携式及无线元器件，本书为他的第二本著作，书名为《无线传感器及元器件：网络、设计与应用》，与第一本著作相结合使用会受益更多。