《無線傳感網(wǎng)技術》教學大綱2

1、無線傳感網(wǎng)技術教學大綱課程編號：081326362課程名稱：無線傳感網(wǎng)技術英文名稱：Wireless Sensor Network Technology課程類型：學科基礎課程要求：選修學時/學分：48/3 （講授學時：24 實驗學時：24 ）適用專業(yè)：計算機科學與技術一、課程性質(zhì)與任務“無線傳感網(wǎng)技術”是計算機科學與技術及其相關專業(yè)的專業(yè)課，是學習嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)等技術的關鍵課程。本課程主要講解無線傳感網(wǎng)絡體系結構、通信協(xié)議和關鍵技術以及無線傳感網(wǎng)絡部署和數(shù)據(jù)處理方法。通過該課程學習，使學生學習和掌握傳感器網(wǎng)絡的基本原理和思想、核心理論、典型應用技術和應用熱點，使學生能夠初步具備應用無線傳感網(wǎng)絡

2、知識的能力，為學生進一步從事和無線網(wǎng)絡相關領域工作和學習打下基礎。二、課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：計算機網(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)。后續(xù)課程：嵌入式應用開發(fā)項目實踐等。先修課程在網(wǎng)絡原理概念方面為本課程進行了鋪墊，嵌入式系統(tǒng)為本課程的應用提供了環(huán)境。后期課程是本課程和其他嵌入式相關課程的綜合應用和提升。三、課程教學目標1熟知無線傳感器網(wǎng)絡技術發(fā)展的過程；理清無線傳感器網(wǎng)絡層次關系；能夠掌握ZigBee協(xié)議規(guī)范并熟知其應用開發(fā)接口算法；能夠解決無線傳感器網(wǎng)絡常見問題，并且熟知使用無線傳感器網(wǎng)絡遇到的安全問題，使學生能夠具備相關的工程知識，能夠分析和解決無線傳感網(wǎng)絡的相關問題。（支撐畢業(yè)能力要求1、2）2

3、能夠掌握傳感器硬件原理及使用方法，具備使用無線傳感器硬件開發(fā)平臺進行仿真的能力。（支撐畢業(yè)能力要求3、4）3熟練使用無線傳感器網(wǎng)絡軟件仿真調(diào)試環(huán)境；熟知無線傳感器網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)關系；能夠根據(jù)相關工程的需求進行分析并提出無線傳感器網(wǎng)絡軟硬件設計解決方案。（支撐畢業(yè)能力要求3、4）4能夠樹立正確的設計思想，了解無線傳感網(wǎng)絡設計過程中國家有關的經(jīng)濟、環(huán)境、法律、安全等政策和制約因素，并應用在傳感器網(wǎng)絡相關的實際工程開發(fā)中。（支撐畢業(yè)能力要求6、7）四、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容教學要求學時教學方式對應課程教學目標1一、無線傳感器網(wǎng)絡概述1無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)展2無線傳感器網(wǎng)絡基本結構3無線傳

4、感器網(wǎng)絡的關鍵技術1了解無線傳感網(wǎng)絡發(fā)展過程；2能夠說出無線傳感器網(wǎng)絡組成部分；3熟知無線傳感網(wǎng)絡的幾項關鍵技術。2講授12二、傳感器1傳感器概述2傳感器分類與工作過程1熟知傳感器工作分類及工作原理；2在工作中能夠選擇準確的傳感器完成相應的工作內(nèi)容。4講授23實驗1：電子溫度計熟練掌握溫度傳感器數(shù)據(jù)采集及解析過程，結合實驗板完成溫度顯示。2實驗2、44實驗2：煙霧報警器熟練掌握煙霧傳感器數(shù)據(jù)采集過程，結合實驗板的蜂鳴器完成超越閾值報警功能。2實驗2、4、55三、物理層、MAC層協(xié)議1無線傳感器網(wǎng)絡物理層協(xié)議2無線傳感器網(wǎng)絡MAC層協(xié)議3IEEE802154標準1能夠清晰準確的掌握物理層及MAC

5、層協(xié)議；2理解IEEE802.15.4標準內(nèi)容；3能夠清晰劃分物理層和MAC層的層次關系。4講授1、26網(wǎng)絡層、應用層協(xié)議傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議2傳感器網(wǎng)絡路由特點查詢路由、地理信息路由4ZigBee協(xié)議及棧的使用1掌握傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的內(nèi)容；2學會運用路由協(xié)議，深刻理解路由協(xié)議以及算法；3理解ZigBee協(xié)議以及棧的使用；4能夠清晰劃分網(wǎng)絡層和應用層以及其他層的層次關系。4講授1、2、37實驗3：Z-Stack星狀網(wǎng)通信實驗學習建立Z-Stack（ZigBee 2007）星狀網(wǎng)拓撲結構。2實驗3、48實驗4：Z-Stack網(wǎng)狀網(wǎng)通信實驗學習建立Z-Stack（ZigBee 2007）網(wǎng)狀網(wǎng)（M

6、ESH網(wǎng)）拓撲結構。2實驗3、49實驗5：Z-Stack PRO通信實驗學習建立Z-Stack（ZigBee PRO）網(wǎng)絡拓撲結構。2實驗3、410五、無線傳感器網(wǎng)絡支撐技術1無線傳感器網(wǎng)絡時間同步常見算法2無線傳感器網(wǎng)絡定位技術常見算法3無線傳感網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合的分類4無線傳感網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理內(nèi)容5無線傳感網(wǎng)絡的安全問題和技術1掌握無線傳感器網(wǎng)絡事件同步常見問題的算法；2掌握無線傳感器網(wǎng)絡定位技術常見問題的算法；3了解網(wǎng)絡數(shù)據(jù)融合的分類；4掌握無線傳感器網(wǎng)絡管理與安全問題及解決技術；5能夠建立穩(wěn)定、可靠的無線傳感器網(wǎng)絡。6講授1、311六、無線傳感器網(wǎng)絡開發(fā)1無線傳感器網(wǎng)絡仿真環(huán)境2無線傳感器網(wǎng)絡操

7、作系統(tǒng)及節(jié)點硬件開發(fā)1學習仿真環(huán)境，對無線傳感網(wǎng)絡進行調(diào)試；2學習使用無線傳感網(wǎng)絡操作系統(tǒng)及節(jié)點開發(fā)。6講授1、312實驗6：無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)建立一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，學習mjpeg-streamer使用。2實驗2、3、413實驗7：校園停車場車位使用情況采集能夠停車位使用情況采集。2實驗2、3、414無線傳感網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及關鍵技術2智能校園系統(tǒng)設計分析與設計1了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景和無線傳感器網(wǎng)絡在物物聯(lián)網(wǎng)中的作用；2對智能校園設計做出分析及模塊劃分，為實驗打好基礎。6講授3、415實驗8：智能校園實現(xiàn)建立一套智能校園系統(tǒng)，使校園里的生活更加方便、舒適。2實驗2、3、4五、其他教學環(huán)

8、節(jié)（課外教學環(huán)節(jié)、要求、目標）1作業(yè)（課外16學時）（1）傳感器作業(yè)（課外4學時）（2）ZigBee協(xié)議棧作業(yè)（課外4學時）（3）無線傳感器網(wǎng)絡算法作業(yè)（課外4學時）（4）綜合作業(yè)（課外4學時）2實驗（課外8學時）（1）傳感器數(shù)據(jù)采集（課外4學時）（2）ZigBee協(xié)議棧（課外4學時）六、教學方法（1）在教學方法方面，靈活運用多種先進教學方法，啟發(fā)式教學、討論式教學、比喻式教學、現(xiàn)場教學、結合實際產(chǎn)品實物進行教學。強調(diào)理論教學和實踐教學并重，重視在實踐教學中培養(yǎng)學生的實踐技能和創(chuàng)新能力。（2）在培養(yǎng)學生能力方面，學生綜合素質(zhì)和工程能力培養(yǎng)貫穿本課程的始終。有些章節(jié)內(nèi)容的教學由教師列出知識點，通過學生自學和教師提問等方法，培養(yǎng)學生自學能力；通過參加一個或多個實際項目設計，運用所學的理論來指導實踐，這樣可以進一步鞏固所學的理論知識，并且在設計中充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。七、考核及成績評定方式成績由作業(yè)成績、實驗成績、考試成績等組合而成。各部分內(nèi)容所占比例如下：作業(yè)成績：10%。主要考核對每堂課知識點的復習、理解和掌握程度。實驗成績：20%。主要考核學生實驗完成情況?？荚嚦煽儯?0%。主要考核傳感器網(wǎng)絡技術的基本內(nèi)容。書面考試形式，題型為選擇題、填空題、簡答題、設計題、綜合題等。八、教材及參考書目1教材：1 李曉維無