水下聲傳感器網絡 [Underwater Acoustic Sensor Networks] 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

　　《水下聲傳感器網絡》涉及路由、容錯、時間同步、最優分簇、介質訪問控製、軟硬件以及信道建模等內容，討論瞭設計高效能多層協議的必要性，並對高性能信道訪問與路由策略、高可靠性信息傳遞以及水下聲傳感器數據流控製等問題，提齣瞭獨到的見解。

內容簡介

　　《水下聲傳感器網絡》深入討論瞭水下信道特徵以及水下通信技術的相關內容，係統總結瞭水下聲傳感器網絡（UW—ASNs）領域公認的發展難題，有針對性地提齣瞭實現水下網絡高效數據通信的有效方案。《水下聲傳感器網絡》對二維和三維傳感器網絡的結構進行瞭討論，結閤UW—ASNs領域的研究熱點，詳細闡述瞭水下傳感器網絡與陸地傳感器網絡問的顯著區彆；針對延遲不敏感和延遲敏感應用背景下的分布式路由協議進行瞭研究；提齣瞭一種以信道利用率為錶徵的聲場模型，實現瞭水下通信數據包大小的最優設置。此外，《水下聲傳感器網絡》還開展瞭如下研究：針對水下環境特性，提齣瞭有效的傳感器通信協議。研究瞭三維稀疏網絡和密集網絡的拓撲控製問題。提齣瞭新穎的分布式MAC協議，結閤閉環分布式算法對最佳傳輸功率和最優碼長進行設置。

內頁插圖

目錄

第1章 水下傳感器網絡通信協議設計關鍵問題研究
第2章 水下聲傳感器網絡的最佳分簇
第3章 三維水下無綫傳感器網絡的拓撲控製
第4章 水下傳感器網絡的多路徑虛擬匯聚節點結構
第5章 ad-hoc網絡和傳感器網絡容錯性研究
第6章 傳感器網絡及水下傳感器網絡中的時間同步
第7章 水下網絡MAC協議設計
第8章 分布式拓撲水下聲網絡的動態TMDA與基於MACA的協議
第9章 水下傳感器網絡的MAC層
第10章 軟件驅動水下傳感器網絡
第11章 具有智能、安全水聲通信能力的低成本水下傳感器節點的HW/SW協同設計
第12章 水下聲傳感器網絡的通信建模

精彩書摘

　　長期危險的水下任務和水下傳感器網絡的小尺度對路由方案設計提齣瞭可靠性需求，要基於網絡拓撲和數據路由的中心化計劃體係的某種形式，以便最佳地利用稀缺的網絡資源。由於這個原因，考慮路由功能和水下聲信道特徵之間的交互作用，我們研究瞭三維水下傳感器網絡在網絡層收集數據的問題。我們開發瞭執行長期監控任務的強適應性路由方案，其目的就是保證節點和鏈路故障時網絡的抗毀性。此方案依靠虛擬電路路由技術，先在每一源節點和接收節點之間建立多跳連接，與某一特定連接器相關的每個數據包都沿著同一路徑。這就要求集中協調，結果是産生一個缺少靈活性的結構，但允許在中心管理器（如水麵站）上使用功能強大的最優化工具，以取得在網絡層上嚮高層發送最少信號的最佳性能。
　　很明顯，所提齣的路由方案采取兩階段方法：在第一階段，網絡管理器決定最佳初始分離節點及備份多跳數據路徑以使節點的能量消耗最小化，這是必須的。因為不像在陸地傳感器網絡中傳感器可以冗餘布放，水下環境需要最小化傳感器數量。因此，避免網絡連接被節點或鏈路故障造成中斷的防護是需要的。在第二階段，一種在綫分布方案保證瞭網絡的抗毀性，它可以在路徑斷開或故障情況下就地修理路徑，或在嚴重故障時，依靠備份路徑疏通數據堵塞。對抗毀性的重視是受到水下長期監控任務可能花費非常昂貴這樣的事實驅使。因此，布放網絡的高度可靠是至關重要的，它可以避免單一設備或多設備故障造成任務失敗。提齣的保護方案可被分類成具有1：1路徑保護和具有節點分離路徑的專用備份方案。
　　針對三維水下環境我們提齣瞭新的地理路由算法，設計成分彆滿足延遲不敏感和延遲敏感傳感器網絡應用的需要。所提齣的分布式路由方案適用於水下環境特徵，例如，它們充分地考慮瞭在水平鏈路和垂直鏈路都有變化的非常高的傳輸時延、傳播損失的不同成分、物理信道的損壞、極有限的帶寬、高誤碼率和有限的電池容量。特彆是，所提齣的路由協議可以達到兩個明顯有衝突的目標，即通過連續傳輸一列短數據包來增加信道效率和保持數據包較短以限製數據包錯誤率。在所提齣的路由算法中采用數據包列概念，要求每一節點共同選擇其最佳下一跳、傳輸的能量和每個數據包的FEC率，其目的是在考慮水下信道的條件和應用需求下使能量消耗最小化。
　　……

前言/序言

《海洋之心：聲音的秘密與潛行者》 簡介： 本書並非聚焦於任何特定技術領域，而是藉由“水下聲傳感器網絡”這一概念，展開一場跨越科學、曆史、藝術與哲學維度的深刻探索。它將讀者帶入一個被聲音塑造的宏大敘事，揭示生命、文明以及自然界之間無聲的聯係，以及我們對這些聲音的認知如何演進。 第一章：無形之網——聲音作為連接的語言 想象一下，海洋並非寂靜的黑暗，而是一個由無數細微振動編織而成的生命交響樂。本章從最基礎的物理原理齣發，探討聲音如何在介質中傳播，以及其在水下環境中錶現齣的獨特性質。但這並非純粹的聲學理論。我們將目光投嚮更廣闊的領域：聲音，作為一種最原始、最普適的信息載體，是如何在生命演化中扮演至關重要的角色的？從深海巨獸低沉的呼喚，到微小浮遊生物發齣的細微哢噠聲，這些聲音構成瞭它們生存、繁衍、交流乃至逃避捕食者的關鍵。 我們還將審視人類文明早期對聲音的感知與利用。在沒有先進科技的年代，人類如何通過聆聽潮汐的規律、風的呼嘯、動物的鳴叫來理解自然、預測天氣、規劃遷徙？這些經驗性的聲音知識，如同最初的“傳感器網絡”，代代相傳，塑造瞭人類的生存智慧。本書強調，聲音並非孤立的現象，而是信息流動、能量傳遞、相互影響的根本驅動力。無論是在微觀的細胞通訊，還是宏觀的生態係統動態，聲音都扮演著“無形之網”的角色，將萬物緊密相連。 第二章：深海的低語——從未知到認知 韆百年來，海洋深處對於人類而言，一直是神秘而遙遠的國度。盡管我們能看到水麵上的波濤洶湧，卻難以窺探其下隱藏的生命百態。本章將帶領讀者踏上一段追溯人類對水下聲音探索曆程的旅程。從古老的航海傳說中關於神秘海怪的嘶吼，到早期海軍利用聽音器捕捉敵方艦船的微弱噪音，再到現代聲納技術的齣現，人類對水下聲音的認知，始終伴隨著好奇、恐懼與求知欲的交織。 我們將深入探討聲納技術的發展，不僅僅是作為一種軍事工具，更是其作為人類“延伸的耳朵”，幫助我們繪製海底地形、探測潛艇、甚至發現古老的沉船。但這種技術性的進步，也引發瞭更深層次的哲學思考：我們所能聽到的，是否就是水下世界的全部真相？那些超乎我們聽覺範圍的聲音，那些對我們而言毫無意義的振動，是否同樣承載著重要的信息？本書鼓勵讀者超越技術本身，去思考人類認知能力的局限性，以及我們如何不斷突破這些局限，去“聽見”更多未曾聽聞的“深海低語”。 第三章：迴響的過去——曆史的迴聲與文明的痕跡 聲音並非隻存在於當下，它也承載著曆史的記憶。本章將以獨特的視角，探討聲音如何在物質世界中留下不可磨滅的印記，以及這些“迴響”如何幫助我們解讀過去的文明。想象一下，古代戰場上的廝殺聲、集市的喧囂聲、祭祀的鍾鼓聲，這些聲音雖然早已消散，但它們可能留下瞭與聲學相關的考古綫索。例如，某些古代建築的設計，可能就考慮到瞭聲音的傳播和迴響效果，以達到特定的禮儀或軍事目的。 本書將著眼於那些與聲音相關的曆史遺跡與傳說。從古代的迴音壁到設計精巧的音樂廳，再到古老文明中與聲音相關的神話與儀式，這些都揭示瞭聲音在人類曆史長河中扮演的重要角色。我們甚至可以想象，通過對特定遺址進行聲學分析，或許能重現一些失落的聲音場景，從而更生動地理解古人的生活方式與文化。更進一步，當我們將目光投嚮更久遠的地質時期，那些記錄在地層中的古老聲音，例如火山爆發的轟鳴、冰川移動的摩擦，它們是如何被記錄下來，又將如何被我們解讀？這並非技術性的考古，而是對聲音作為“曆史的迴聲”的詩意想象。 第四章：創意的共振——藝術、文學與聲音的想象 聲音的魅力，不僅在於其科學的傳播，更在於其引發的無限想象。本章將深入探索聲音在藝術、文學以及人類創造力領域中的“共振”現象。從遠古的歌謠、部落的舞蹈，到現代的音樂、電影配樂、甚至電子遊戲中的音效設計，聲音始終是人類情感錶達、故事敘述和世界構建的重要媒介。 我們將探討音樂如何超越語言的界限，直接觸動人心；文學作品中，作者如何運用文字的韻律、節奏，模仿聲音，營造氛圍，賦予角色生命；電影和戲劇中，聲音設計如何與畫麵相輔相成，營造齣緊張、溫馨、神秘等多種情緒。本書將強調，人類對聲音的感知和運用，早已超越瞭純粹的實用層麵，進入瞭對美學、情感和意義的追求。 我們甚至可以探討一些非傳統的藝術形式，例如聲音雕塑、環境聲音藝術，以及在不同文化中，聲音所承載的象徵意義和精神寄托。這不僅僅是對現有藝術形式的羅列，更是對人類創意如何與聲音發生“共振”，從而産生齣令人驚嘆的作品的深刻洞察。本書鼓勵讀者去傾聽身邊的聲音，去感受它們帶來的情感衝擊，並從中激發屬於自己的創意火花。 第五章：未來的漣漪——聲音的可能與我們的責任 在科技飛速發展的今天，我們對聲音的理解和利用正以前所未有的速度拓展。本章將展望聲音在未來可能扮演的角色，以及我們作為人類，在這一過程中所應承擔的責任。從智能傢居係統中聲控設備的普及，到醫療領域利用聲音進行診斷和治療，再到環境保護中監測和分析各種聲音信號，聲音的應用場景正變得日益多元化。 本書將聚焦於那些具有前瞻性的聲音技術，例如基於AI的聲音識彆和生成，它們將如何改變我們與世界的互動方式？但與此同時，我們也必須審視伴隨這些技術而來的倫理問題和潛在風險。例如，聲音數據的隱私保護，聲音信息被濫用的可能性，以及我們是否會因為過度依賴技術而喪失對自然聲音的敏感度？ 更深遠的思考在於，我們如何利用聲音來更好地理解和保護我們的星球？海洋中的聲音，無論是自然界的還是人為的，都可能成為監測環境變化、評估生態健康的重要指標。本書強調，對聲音的探索，最終是為瞭更好地認識我們所生存的世界，以及我們在其中的位置。我們對聲音的理解越深入，我們就越能以更負責任的態度，去傾聽、去保護、去與這個充滿聲音的世界和諧共存。這是一種對未來的憧憬，更是一種對當下的警醒，呼喚著我們以更敏銳的聽覺，去擁抱一個充滿無限可能的聲音宇宙。