第4版前言

随着国内外对无线传感器网络基础理论和技术研究的日趋成熟，各行业领域的大规模应用已初见端倪。传感器网络技术综合交叉了物理学、数学和信息科学等多学科知识，是对传统测控专业的扩展，附加新兴的无线通信网络协议和算法，属于典型的“新工科”技术。

分布式探测和多跳自组网是现代无线传感器网络的典型特征，也是“无线传感器网络”等类似课程的难点和重点。由于现实中存在多种传感器组网和探测方式，所以本书采用以分布式探测和多跳自组网技术为主线，将与应用紧密相关的其他技术贯穿起来。

根据作者的教学经验，对于电子信息类学生而言，自己动手设计一个物联网终端探测设备的硬件和软件已经不是一件困难的事情。但是，“没有理论指导的实践是盲目的实践”，学生们也懂得这个道理。然而，如何在工科大背景下掌握有关基础理论和原理方法，是摆在学生面前的一道难题，也是部分工科教师讲授理论课程时存在畏难情绪的一个挑战性问题。

通常介绍技术原理的专业书籍是采用开门见山的方式直奔技术主题，使得师生容易陷于“老虎吃天，无从下口”的困境。作者充分结合工作经验，以循序渐进和通俗易懂的叙述方式，介绍传感器网络的技术原理。

传感器网络的技术含量大，理工科基础薄弱的读者或许渴望掌握这门新工科技术，但又感到力不从心。所以，教师在课堂授课中宜尽量通过生动的史实和工程案例，结合网络化技术的日常生活体验，激发同学们的学习兴趣，保证学生有持续动力来钻研教材中的技术内容，学习过程的更多体会应该是“以兴趣始，以毅力终”。

本版教材在修订过程中，采用了新形态的网络化辅助手段，主要是通过二维码技术在纸质教材中嵌入彩色图片和微课视频，读者通过手机扫描二维码即可查看细节。另外，作者对前一版教材内容进行增删和调整，更新了课件、教案（内含作者授课体会的教学后记）等教辅材料，方便教师使用。任课教师可根据各校课程的实际情况，进行相关章节的选取与组合，构成不同深度内容和学时的授课方案。

教师在课堂教学中结合本教材的内容，可以强调科技兴国的家国情怀。例如，在介绍我国较早启动无线传感器网络的研究时，可以解释我国自主知识产权对打破国际技术封锁的意义； 通过传感器网络协议标准的介绍，同时宣传国际标准话语权和抢占技术制高点的重要性； 结合教材中多处介绍的传感器网络领域国际技术巨头——Crossbow公司的先进技术，阐述“站在巨人肩膀上”和“洋为中用”的朴素道理，强调以务实态度学习国外先进技术。

需要指出的是，本教材的理论课程教学中仅包含少量的实验演示和操作内容。通常学生在有限的课时内做到深刻掌握传感器网络的工程设计方法，是比较困难的。但结合一些简单实验，可以让学生对分布式探测和多跳自组网等技术原理有直观的体会，为今后学以致用积累基本功。

本版教材的修订工作受到教材作者主持的安徽省本科教育质量工程项目（No.2024jcjs195）的支持，在此表示感谢！另外，读者可以在微信视频号或哔哩哔哩网站（B站）中搜索本教材名称或作者姓名，观看配套微课和教辅视频。

如果任课教师需要本书的教学辅助材料，可与清华大学出版社联系下载。电子版教辅材料主要包括课件、教案、教学大纲、学习建议、考试试卷及答案等。如果读者在书籍使用过程中遇到问题，可联系第一作者（xxcui@tsinghua.org.cn）进行询问。

无线传感器网络

综合评述

无线传感器网络

工作原理

第3版前言

当前5G通信网络已成为全球科技研发和应用的焦点，逐渐深入人们的日常生活。5G区别于前几代通信系统的最大特色在于“万物互联”，其中的天线可视作电磁波检测的一类特定传感器。

视频展示

本书在前两版的基础上，考虑无线传感器网络的发展现状，新增“5G无线网络”相关内容，主要包括5G基础知识、多天线技术、毫米波通信和面向5G的车联网技术。任课教师可根据各校课程的实际情况，进行相关章节的选取与组合，构成不同深度内容和学时的授课方案。

本书配有教学课件；作者左从菊负责解答读者在书籍使用过程中的问题；书中思考题都不难，在教材内容中可找到相应的答案，作者不再单独提供。

作者

2022年2月

第2版前言

本书第1版于2009年出版以来，已先后印刷7次。承蒙广大读者厚爱，在多所大学里被用作本科生教材或参考书。最近几年来，无线传感器网络在国内外得到了深入研究和广泛应用。出版社和作者都有修订出版的愿望，以使本书臻于完善，这也符合目前传感器网络的发展实际和社会需求。

作者曾在课堂教学中讲授过本书，并从事无线传感器网络的理论研究和工程实践，得到国家自然科学基金项目(No.61170252)的支持和资助。经验表明，学生在有限的学时内要做到深刻掌握无线传感器网络的理论和工程设计方法是比较困难的，但如果能掌握其基本原理，熟悉应用开发的基本方法，并进行一些实验操作，那么通过本课程的学习就能让学生有所收获，为今后工作时能学以致用积累基本功。

本书的电子教学课件(PPT幻灯片文档)可与清华大学出版社联系下载，或者联系本书作者左从菊，由她负责解答书籍使用中的问题。本书课件仅供课堂教学使用，未经允许不得另作其他用途。

作者

2015年5月

第1版前言

无线传感器网络是近几年来国内外研究和应用非常热门的领域，在国民经济建设和国防军事上具有十分重要的应用价值。综观计算机网络技术的发展史，应用需求始终是推动和左右全球网络技术进步的动力与源泉。早在1999年，《商业周刊》就将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一。2002年，美国橡树岭国家实验室提出“网络就是传感器”的论断。由于无线传感器网络在国际上被认为是继互联网之后的第二大网络，在2003年美国《技术评论》杂志评出对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术，传感器网络被列为第一。

在现代意义上的无线传感器网络研究及其应用方面，我国与发达国家几乎同步启动，它已经成为我国信息领域位居世界前列的少数方向之一。我国发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020年）》中，为信息技术确定了三个前沿方向，其中有两项就与传感器网络直接相关，这就是智能感知和自组网技术。目前传感器网络的发展几乎呈爆炸式的趋势。

本科教育是高等教育的主体和基础，抓好本科教学是提高整个高等教育质量的重点和关键。因此，给本科生介绍和学习传感器网络的基本内容和基础技术具有非常重要的意义。

根据中国人民解放军炮兵学院的学科规划，以及军队院校本科专业发展的内容体系，我们较早地在本科学员中开设了“无线传感器网络及军事应用”的课程。我们总结本课程的前两期教学经验，结合当前传感器网络工程开发所需要的知识点，确定了本书的题材与内容。

无线传感器网络是军用网络工程专业的一门重要课程，本书主要介绍无线传感器网络的基本概念、网络结构、网络协议和算法、设计基础和测试技术等内容，结合传感器探测功能介绍一些常用的传感器类型，阐述传感器网络的开发、调试与应用，以及相关的传感器网络系统建立和调试的实验等内容，另外提供传感器网络应用方面的实例。

本教材依据网络工程专业教学大纲而编写，课时数约为50学时。通过本课程的学习，主要使学生掌握传感器网络设计与开发的基本技术，为今后从事无线传感器网络系统和网络化探测设备的设计开发打下良好基础。

为了便于学习，本书在编写过程中尽量做到结合实际，着重介绍物理概念，以图文结合的方式来阐述问题，文字力求通俗易懂。为了适合教学需要，各章后面均附有习题，书后附有丰富的参考文献。

本书作者的工作得到了国家自然科学基金项目(No.60773129)和安徽省优秀青年科技基金项目(No.08040106808)等的支持和资助，在此表示谢意！

感谢中国科学院电子学研究所方震博士为本书的撰写提供了素材。研究生刘綦、邢立军、胡成等为本书的完成也做出了贡献。

本书编写过程中参考了大量文献和资料，恕不一一列举，在此对原作者深表谢意。另外，互联网是本书成文的另一个重要参考来源。由于网上许多资料无法找到出处，所以书中如有内容涉及相关人士的知识产权，请给予谅解并及时与我们联系。

感谢读者选择使用本书，欢迎您对本书内容提出批评和修改建议，我们将不胜感激。

作者

2009年5月于合肥