前言

党的二十大报告指出： 教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，开辟发展新领域新赛道，不断塑造发展新动能新优势。高等教育与经济社会发展紧密相连，对促进就业创业、助力经济社会发展、增进人民福祉具有重要意义。

人工智能物联网(Artificial Intelligence of Things，AIoT)是人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术与物联网(Internet of Things,IoT)深层次的结合,以实现更高效的物联网操作,改善人机互动,加强数据管理和分析。人工智能和物联网的综合运用有望在广泛的行业垂直领域释放未实现的客户价值,如边缘分析、自动驾驶、个性化健身、远程医疗、精准农业、智能零售、预测性维护和工业自动化。 

　　无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是人工智能物联网的关键技术之一,是涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景,已应用于国防军事、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域。 

　　“无线传感器网络”不仅是人工智能、物联网工程专业的核心课程之一,也是计算机科学与技术、软件工程专业的主要课程,还是其他专业(如交通、物流和航运)的选修课程。 

　　本书是编者在从事无线传感器网络技术多年工程实践、教学活动的基础上,依据人工智能、计算机科学与技术、软件工程、大数据和物联网工程专业培养计划以及“无线传感器网络”课程教学大纲编写而成的。通过本书的学习,读者可以掌握无线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。

本书对无线传感器网络的核心技术进行了深入且全面的剖析，在编写上力求内容完整、深入浅出，在内容描述上做到理论与实践相结合、技术与应用相结合。本书建立了一套完整的教学与实践体系，全书共分9章。

　　第1章是绪论，内容包括WSN的基本概念、WSN特征描述、WSN的关键性能指标、传感器的类型、WSN的应用领域。

　　第2章是 WSN开发环境，内容包括WSN平台硬件设计、WSN的操作系统、现代WSN典型实验平台和ZigBee硬件平台等。

　　第3章是WSN拓扑控制与覆盖技术，内容包括WSN拓扑结构、拓扑控制、功率控制、层次型拓扑结构控制方法、启发机制、覆盖和WSN的覆盖控制等。

　　第4章是WSN通信与组网技术，内容包括WSN协议结构、物理层、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议、应用层协议、MAC协议和路由协议等。

　　第5章是WSN支撑技术，内容包括时间同步、定位技术、数据融合、能量管理、容错技术、QoS保证和安全技术等。

　　第6章是WSN协议技术标准，内容包括IEEE 1451系列标准、IEEE 802.15.4标准、ZigBee协议栈原理、蓝牙、UWB技术、红外线数据传输技术和短距离无线通信技术特点比较等。

　　第7章是WSN接入技术，内容包括多网融合体系结构、面向WSN接入、WSN接入Internet、WSN服务提供方法、多网融合网关的硬件设计和网关接入外部基础设施网络的实现等。

     第8章是WSN的应用，内容包括基于WSN路况信息监测技术的实现、基于WSN的智能家居系统设计与实现和基于 TinyOS 的WSN定位系统的设计等。

　　第9章是WSN与物联网，内容包括物联网的基本概念、RFID与WSN的整合、物联网环境下的WSN、基于RFID的WSN车载信息服务系统设计等。

本书具有以下特色：

（1） 内容前沿系统，兼顾理实融合。立足AIoT发展趋势，全面覆盖WSN核心技术、协议标准及应用场景，深度整合多学科知识，既夯实理论基础，又强化实践教学，通过具体案例实现技术与应用的有机结合。

（2） 适配场景广泛，受众定位清晰。本书可作为信息技术相关专业教材，亦可供工程技术人员参考，精准匹配不同学习与工作需求，实用性与适配性兼具。

（3） 教学体系完备，编写底蕴深厚。依托编者多年教学与工程经验，贴合专业培养计划构建完整教学体系，章节逻辑严谨、深入浅出，力求概念精准、图文并茂，助力读者筑牢技术根基。

为便于教学，本书提供丰富的配套资源，包括教学大纲、教学课件、电子教案、期末试卷和答案，请读者扫描封底的“图书资源”二维码，在公众号“书圈”下载。

　　本书的出版得到了国家自然科学基金项目、湖北省自然科学基金项目、湖北省教研项目的支持。感谢武汉创维特公司提供实验开发板和实验原理图,感谢刘铁刚经理及公司工程师在实验过程中提供技术指导和实验数据。感谢研究生李振华、刘书进、毛楚阳、刘姣姣、李兆祥、崔梅、杨威、曾伟伟、刘荣兰、张佳珂、许永强、高玉、李欢、秦雪涵和赵晓静等为本书的完成做出的贡献。

　　本书在编写过程中参考了大量文献和资料,在此对原作者深表谢意。 

　　本书得到了“武汉理工大学本科教材建设专项基金项目”的资助。 

限于编者水平，书中内容难免存在不足之处，希望广大读者批评指正。

编者

2025年10月于武汉