《無線傳感網(wǎng)技術(shù)》教學(xué)大綱2

1、無線傳感網(wǎng)技術(shù)教學(xué)大綱課程編號：081326362課程名稱：無線傳感網(wǎng)技術(shù)英文名稱：Wireless Sensor Network Technology課程類型：學(xué)科基礎(chǔ)課程要求：選修學(xué)時/學(xué)分：48/3 （講授學(xué)時：24 實驗學(xué)時：24 ）適用專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)一、課程性質(zhì)與任務(wù)“無線傳感網(wǎng)技術(shù)”是計算機科學(xué)與技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課，是學(xué)習(xí)嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的關(guān)鍵課程。本課程主要講解無線傳感網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議和關(guān)鍵技術(shù)以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)部署和數(shù)據(jù)處理方法。通過該課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本原理和思想、核心理論、典型應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用熱點，使學(xué)生能夠初步具備應(yīng)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)

2、知識的能力，為學(xué)生進一步從事和無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)領(lǐng)域工作和學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。二、課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：計算機網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)。后續(xù)課程：嵌入式應(yīng)用開發(fā)項目實踐等。先修課程在網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用提供了環(huán)境。后期課程是本課程和其他嵌入式相關(guān)課程的綜合應(yīng)用和提升。三、課程教學(xué)目標1熟知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的過程；理清無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層次關(guān)系；能夠掌握ZigBee協(xié)議規(guī)范并熟知其應(yīng)用開發(fā)接口算法；能夠解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常見問題，并且熟知使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遇到的安全問題，使學(xué)生能夠具備相關(guān)的工程知識，能夠分析和解決無線傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)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(luò)軟件仿真調(diào)試環(huán)境；熟知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)關(guān)系；能夠根據(jù)相關(guān)工程的需求進行分析并提出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)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(shè)計思想，了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中國家有關(guān)的經(jīng)濟、環(huán)境、法律、安全等政策和制約因素，并應(yīng)用在傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的實際工程開發(fā)中。（支撐畢業(yè)能力要求6、7）四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程教學(xué)目標1一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)3無線傳

4、感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)1了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程；2能夠說出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組成部分；3熟知無線傳感網(wǎng)絡(luò)的幾項關(guān)鍵技術(shù)。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(yīng)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(jié)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(jié)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(luò)物理層協(xié)議2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(guān)系。4講授1、26網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層協(xié)議傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議2傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)路由協(xié)議的內(nèi)容；2學(xué)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(luò)層和應(yīng)用層以及其他層的層次關(guān)系。4講授1、2、37實驗3：Z-Stack星狀網(wǎng)通信實驗學(xué)習(xí)建立Z-Stack（ZigBee 2007）星狀網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)。2實驗3、48實驗4：Z-Stack網(wǎng)狀網(wǎng)通信實驗學(xué)習(xí)建立Z-Stack（ZigBee 2007）網(wǎng)狀網(wǎng)（M

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

7、作系統(tǒng)及節(jié)點硬件開發(fā)1學(xué)習(xí)仿真環(huán)境，對無線傳感網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)試；2學(xué)習(xí)使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)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(luò)監(jiān)控系統(tǒng)建立一套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，學(xué)習(xí)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(luò)與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)2智能校園系統(tǒng)設(shè)計分析與設(shè)計1了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物物聯(lián)網(wǎng)中的作用；2對智能校園設(shè)計做出分析及模塊劃分，為實驗打好基礎(chǔ)。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(xué)環(huán)

8、節(jié)（課外教學(xué)環(huán)節(jié)、要求、目標）1作業(yè)（課外16學(xué)時）（1）傳感器作業(yè)（課外4學(xué)時）（2）ZigBee協(xié)議棧作業(yè)（課外4學(xué)時）（3）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)算法作業(yè)（課外4學(xué)時）（4）綜合作業(yè)（課外4學(xué)時）2實驗（課外8學(xué)時）（1）傳感器數(shù)據(jù)采集（課外4學(xué)時）（2）ZigBee協(xié)議棧（課外4學(xué)時）六、教學(xué)方法（1）在教學(xué)方法方面，靈活運用多種先進教學(xué)方法，啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、比喻式教學(xué)、現(xiàn)場教學(xué)、結(jié)合實際產(chǎn)品實物進行教學(xué)。強調(diào)理論教學(xué)和實踐教學(xué)并重，重視在實踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能和創(chuàng)新能力。（2）在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，學(xué)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(xué)由教師列出知識點，通過學(xué)生自學(xué)和教師提問等方法，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力；通過參加一個或多個實際項目設(shè)計，運用所學(xué)的理論來指導(dǎo)實踐，這樣可以進一步鞏固所學(xué)的理論知識，并且在設(shè)計中充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)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(fù)習(xí)、理解和掌握程度。實驗成績：20%。主要考核學(xué)生實驗完成情況?？荚嚦煽儯?0%。主要考核傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(shè)計題、綜合題等。八、教材及參考書目1教材：1 李曉維無