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1、传感网与TinyOS(Wireless Sensor Networks and TinyOS)课程代码：06410048学分：3.5学时：56 （其中：讲课学时：56实验学时：0上机学时：0课外学时:0 ）先修课程：计算机网络、操作系统适用专业：物联网工程教材：无线传感器网络实用教程，余成波，清华大学出版社，2012年4月第1版一课程性质与课程目标（一）课程性质传感网与TinyOS是物联网工程专业教学计划的专业必修课，在专业课程体系的学习中具有 承上启下的意义。该课程建立在程序设计基础、物联网硬件基础、通信原理概论、计算机网络、操 作系统等课程知识基础上，为物联网工程其他专业课程的学习做好铺垫
2、，为从事物联网通信系统、 网络理论、技术及应用开发研究夯实基础。（二）课程目标1 .知识方面课程目标1.1：掌握无线传感网的硬、软件组织结构和基本原理，了解无线传感网的发展过程 和趋势。课程目标L2理解无线传感网的关键支撑技术，掌握无线传感网与其他网络的互联技术，无 线传感网中的定位技术，能分析无线传感网的工作原理。课程目标1.3理解无线传感网的应用开发案例，掌握无线传感网相关的应用开发技术、开发 过程和设计方法。2 .能力与素质方面课程目标2.1：具备运用所学无线传感网基本原理分析工程实际问题的需求，选取合适的开发 技术的能力。课程目标2.2：具备依托工程实际问题使用TinyOS平台进行实际
3、应用开发的能力。习、理解和掌握程度，考核作业是否提交 或按时提交、考核所完成作业的质量和正 确程度。总分数平均计算（取5次作业）课堂考勤主要考核学生课堂听讲出勤情况、上机实 验出勤情况。10%分组讨论共分两个主题的讨论，主要考核学生获取 和分析无线传感网应用及技术发展新动向 的技能，对知识的理解和陈述表达能力。20%评分细则见附录1期末考试闭卷60%六、参考书目及学习资料1 .无线传感器网络技术及其应用，王汝传主编，人民邮电出版社，2011年4月第1版。2 .无线传感器网络技术，郑军主编，机械工业出版社，2012年6月第1版。3无线传感器网络的理论及应用，王殊主编，北京航空航天大学出版社，20
4、07年7月第1版。4 .ZigBee技术与应用-CC2430设计、开发与实践，郭渊博主编，国防工业出版社，2010年。5 .相关国际学术期刊的学术论文和有关公司的技术报告。七、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）1 .本课程的课程设计见传感网与TinyOS课程设计教学大纲。2 .本课程采用多媒体教学。3 .每次课后布置12题作业，作业总量约为30题，占成绩考核的10%。另外，根据无线传感 网自身发展迅速的特点，为增强适应性和针对性，可适当增加一些课外内容、布置一些思考题供学 生理解教学内容。2017年8月27日附录1分组讨论考查内容与评分比重参见下表（总分按100分
5、计算）:考核内容成绩考核要求考核权重指标点PPT制作优秀(90-100)主题明确，层次分明，重点突出，内 容充分。40%2-5良(80-89)主题明确，重点突出，内容充分。中(70-79)主题明确，内容充分。及格(60-69)主题明确，内容不充分。不及格（60分以下）主题不明确，内容不允分，或没准备。内容陈述优秀（90-100）表达清楚，重点突出，层次分明，内 容充实。40%2-5良(80-89)表达清楚，重点突出，内容允实。中(70-79)表达清楚，内容充实。及格(60-69)表达清楚，内容不充实；或表达不清 楚，内容充实。不及格（60分以下）表达不清楚，内容不充实。自己的见解优秀（90-1
6、00）见地具有独特性和独创性。10%7-1良(80-89)能结合所学理论知识表达观念和想 法。中(70-79)能清楚表达主题相关的观念和想法。及格(60-69)能表达与主题相关的观念和想法。不及格（60分以下）没有见解。回答问题优秀(90-100)回答问题正确，陈述思路清晰。10%7-1良(80-89)回答问题大多正确。中(70-79)回答问题部分正确。及格（60-69）回答问题基本正确。不及格（60分以下）回答问题不着边，或基本回答不出。注：评判方由教师、自己和其它同学三方组成，评判结果为三方的平均值。(三)课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系传感网与TinyOS课程支撑专业培养计划中毕业
7、要求1中的指标点1-4、毕业要求2中的指标点 2-5、毕业要求5中的指标点5-2和毕业要求7中的指标点7-1 o1 .毕业要求1-4：能够将专业知识应用于物联网系统(模块)的设计、开发或改进。2 .毕业要求2-5：能够运用基本原理，分析物联网数据传输过程的影响因素，并能正确表达对 应的解决方案。3 .毕业要求5-2：能够针对物联网领域的复杂工程问题，开发或选用恰当的技术和资源，并能 了解其局限性。4 .毕业要求7-1： 了解物联网领域相关技术方法和手段对环境、社会可持续发展的影响，并进 行评估。课程目标 毕业要求褊点、课程目标1.1课程目标1.2课程目标1.3课程目标2.1课程目标2.2毕业要
8、求1-4VVVV毕业要求2-57VVV毕业要求5-2VVV毕业要求7-1VVVV二、课程内容与教学要求第一章绪论(一)课程内容1 .本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务。2 .无线传感网发展概况。3 .无线传感网组织结构。(1)无线传感网组成；(2)传感器节点；(3)传感器板；(4)射频模块。4 .无线传感网应用和发展趋势。(二)教学要求了解本课程的性质、研究对象与方法、任务;1. 了解本课程特点；了解无线传感网的发展过程；2. 掌握无线传感网的组织结构；了解无线传感网的应用和发展趋势。(三)重点与难点.重点掌握学习无线传感网组织结构。1 .难点传感器节点、传感器板等概念的理解.第二章无线
9、传感网网络层(-)课程内容1 .无线传感网的调制与编码Mary 调制；(2)差分脉冲位置调制；(3)自适应编码位置调制。2 .无线传感网的超宽带技术。(二)教学要求了解无线传感网物理层的工作特点。1. 掌握无线传感网的调制与编码的工作原理。2. 了解无线传感网的超宽带技术。(三)重点与难点.重点掌握学习无线传感网的调制技术。1 .难点调制概念的理解。第三章无线传感网数据链路层(-)课程内容1 .介质访问机制的工作原理。2 .基于竞争机制的MAC协议。3 .基于时分复用的MAC协议。4 . IEEE802.15.4 标准(l)IEEE802.15.4 的物理层；(2) IEEE802.15.4
10、的 MAC 子层；(3)基于IEEE802.15.4标准的无线传感网。5 .其他类型的MAC协议。(二)教学要求.掌握无线传感网介质访问机制的工作原理。1 .掌握基于竞争机制的MAC协议。2 .掌握基于时分复用的MAC协议。3 . 了解 IEEE802.15.4 的 MAC 子层。4 . 了解IEEE802.15.4的物理层的服务规范和帧结构。5 .掌握基于IEEE802.15.4标准的无线传感网组网和数据传输机制。(三)重点与难点.重点掌握无线传感网介质访问机制的工作原理，掌握基于竞争机制的MAC协议。1 .难点IEEE802.15.4的MAC子层和物理层。第四章无线传感网网络层(一)课程内
11、容1 .以数据为中心的平面路由和分层路由。2 .地理位置路由和能量感知路由。3 .基于QoS的路由。4 . ZigBee 协议。ZigBee协议网络层规范；ZigBee协议应用层规范；(3)基于ZigBee的无线传感网。(二)教学要求了解无线传感网网络层的功能。1. 掌握以数据为中心的平面路由和分层路由机制。2. 掌握地理位置路由、能量感知路由和基于QoS的路由。3. 了解ZigBee协议网络层规范和应用层规范。4. 了解基于ZigBee协议的无线传感网工作过程。(三)重点与难点.重点掌握无线传感网分层路由机制。1 .难点ZigBee协议规范。第五章无线传感网的关键支撑技术(-)课程内容1 .
12、无线传感网传输层技术。(l)PSFQ传输协议和ESRT传输协议；(2)传感网网关；(3)无线传感网与Internet互联。2 .拓扑控制技术。3 .节点定位技术。(1)基于测距的定位；(2)基于非测距的定位；(3)节点位置估计更新。4 .时间同步技术。(二)教学要求了解无线传感网传输协议。1. 掌握无线传感网与其他网络的互联技术。2. 了解无线传感网拓扑控制。3. 掌握无线传感网节点定位技术。4. 了解时间同步技术。(三)重点与难点.重点掌握无线传感网分层路由机制。掌握无线传感网节点定位技术和传输控制。1 .难点传感网与其他网络的互联。第六章传感器节点和编程语言nesC(一)课程内容LnesC
13、语言概述。2. nesC语法规范。(1)接口；配置；(3)模块。3. nesC应用程序结构。4. nesC应用程序开发。(二)教学要求. 了解nesC语言的发展历史和应用背景。1 .掌握nesC的语法规范，包括接口，配置，模块等。2 .掌握nesC应用程序结构和开发过程。(三)重点与难点.重点掌握nesC应用程序结构和开发过程。1 .难点nesC语法规范相关概念的理解。第七章无线传感网微操作系统TinyOS(-) 课程内容1. 几种无线传感网微操作系统。2. TinyOS环境安装。3. TinyOS微操作系统原理。(1) TinyOS框架结构与特点；(2)组件模型；(3)通信模型；(4)任务调
14、度；(5)事件驱动；TinyOS 协议栈。4. TinyOS应用程序的开发。(1)配置文件；makefile 文件；(3)程序编译下载运行；TinyViz可视化仿真调试。5. TinyOS应用开发示例。(1)传感器节点配置；Blink应用开发；(3)用事件驱动方式从传感器读取数据。(二)教学要求. 了解几种常用的无线传感网微操作系统。1 .掌握TinyOS环境安装。2 .掌握TinyOS微操作系统的工作原理。3 .掌握TinyOS应用程序的开发过程。(三)重点与难点.重点掌握TinyOS应用程序的开发过程。1 .难点TinyOS微操作系统工作原理的理解。第八章无线传感网节点(一)课程内容1 .
15、常用传感器节点概述。2 .传感器节点原型MicaZo(l)MicaZ节点组织结构；(2)传感器板 MTS310、MTS420；(3)编程板 MIB520o3 .基于CC2430的节点硬件平台。(1)微控制器CC2430结构；(2)节点组织结构；(3)开发环境IARo(二)教学要求1 .掌握常用无线传感网节点的组织结构。2 . 了解开发环境IAR。3 .掌握节点程序编译、下载过程。(三)重点与难点.重点掌握节点的组织结构和基本用法。1 .难点节点硬件结构相关概念的理解。第九章无线传感网应用开发（一）课程内容1 .无线传感网应用开发概述。2 .常用无线传感网仿真工具。（1）NS2；PowerTOS
16、SIM；（2） Matlab o.无线传感网应用开发过程。3 .基于无线传感网的环境监测应用开发。（二）教学要求.掌握无线传感网应用开发原理和过程。1 . 了解无线传感网常用仿真工具。2 .掌握环境监测无线传感网应用开发。（三）重点与难点.重点掌握无线传感网应用开发原理和过程。1 .难点无线传感网仿真工具的掌握。三 本课程开设的实验项目无四、学时分配及教学方法章（按序填写）教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课 程目标课堂 教学实验上机课程 实践小 计第一章绪论22讲授1.1第二章无线传感网物理层44讲授1.2第三章无线传感网数据链路层88讲授1.2第四章无线传感网网络层88讲授+讨论1.2第五章无线传感网关键支撑技术88讲授+案例+互动1.2第六章传感器节点编程语言nesC66讲授+演示+案 例+自学1.3、2.2第七章TinyOS无线传感网微操 作系统1010讲授+自学1.3、2.2第八章无线传感网节点44讲授+演示+对比1.1 1.3第九章无线传感网应用开发22讲授+演示+案 例+互动1.3、2.1、2.2分组讨论441.2、1.3、2.1合计5656五、课程考核考核形式考核要求考核权重备注平时作业主要考核学生对课堂讲授的知识点的复10%