受限节点的WSNs非均匀分簇算法应用研究

针对常规分簇路由算法不能有效解决节点位置、能量、频段受限的固态发酵温度检测无线传感器网络(WSNs)中节点过早死亡和能耗不均衡的问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的非均匀分簇路由协议。首先,根据网络规模选择固定数目的簇首节点,然后,引入PSO算法和非均匀分簇机制,以簇首节点覆盖范围和簇内节点与簇首之间平均欧氏距离作为评价函数的影响因子,选取一组最优簇首。仿真实验结果表明:所提算法有效改善了受限节点无线测温网络"热区"效应,均衡了节点能耗,显著延长了网络生存周期。     

一种小型动/静态双坐标感知系统结构设计

针对提高被动式热释电红外(PIR)传感器的探测距离和范围,提出动/静态双坐标感知系统理论,根据动/静态双坐标感知系统对动态目标实现一定距离内和全范围探测的要求,光学基准传递的要求,提出了小型动/静态双坐标感知系统的结构设计方案。该系统配用红外透镜作为其光学装置,在匀速转台的带动下,实现360°全范围探测红外信号,解决了PIR传感器探测距离和探测视场的矛盾,拓宽了PIR传感器的使用领域。经过实验验证,该系统结构设计合理。     

一种能量高效的无线传感器网络拓扑控制算法

通过对现有拓扑控制算法的研究,针对无线传感器网络中节点能耗分布不均匀的问题,提出了一种能量高效的拓扑控制算法(EETCA)。该算法以均衡全局能耗为目标,综合考虑了节点的剩余能量、簇的规模、数据最优传输跳数等因素,避免了部分节点能量消耗过快,从而有效地均衡网络负载。仿真结果表明:EETCA在能耗均衡方面均优于原来的算法,延长了无线传感器网络的生命周期。     

基于FDR原理的自动灌溉系统设计

利用土壤的介电特性测量土壤含水量是一种快速、简便、可靠的方法。根据频域反射(FDR)法测量原理,电磁波在土壤中的传播频率可用来测试土壤的介电常数,从而得到土壤容积含水率,设计出了一种基于FDR原理的自动灌溉系统,介绍了FDR测量原理,阐述了自动灌溉系统的软硬件构成,土壤水分传感器测得的土壤水分含量信息,经信号处理,输出为0~5V电压信号,经A/D转换送至AT89S52单片机进行判断处理,根据输出数值的大小控制电磁阀的通断时间,从而实现自动灌溉和节水灌溉的目的。试验表明:该系统工作稳定,控制准确,反应灵敏,满足自动灌溉要求。     

石英晶体微天平的研究进展综述

石英晶体微天平(QCM)能够感知到纳克级的质量变化,在分析化学、电化学、有机化学、生物医学等方面得到了广泛的应用。根据与QCM电极表面相接触的研究介质即应用对象的不同,分别阐述了刚性薄层、牛顿流体、粘弹性膜层的基础方程、分析方法及应用,并探讨了其存在的问题与发展趋势。     

一种低功耗的无线传感器网络MAC协议

在无线传感器网络中,为了避免不必要的能耗而达到延长网络寿命的目的,提出一种低功耗的无线传感器网络MAC协议。此协议在低功率侦听(LPL)基础上进行修改,通过前一次轮询的结果来推测这一次的流量状况,根据流量状况自适应调整侦听睡眠周期结构中相应的占空比,从而降低能耗。通过编程仿真并结合实验,对此模型进行验证,证明了此算法能降低能耗。     

基于单轴速率转台的角速度传感器标定方法

针对传统的标定方法标定成本高且对北向基准的要求严格等问题,提出了一种用单轴速率转台作为标定设备的光纤陀螺捷联航姿系统标定方法。对光纤陀螺组合的误差进行建模,将光纤陀螺捷联航姿系统安装于单轴速率转台上,使光纤陀螺捷联航姿系统的3个陀螺轴向分别朝下进行标定实验,由此标定出3只光纤陀螺的零偏、标度因数和安装失准角共12个误差参数。通过对标定精度进行分析,验证了该方法的可行性,其标定成本低且不需要北向基准,具有一定的工程应用价值。     

基于数字式红外传感器的姿态测量盲区补偿法

单轴红外姿态测量系统在测量小型无人机姿态角时存在盲区,通过增加一组与原轴线相垂直的红外传感器,形成双轴姿态测量系统,对盲区进行补偿。两组红外传感器一定有一组位于倾角可测区域,通过测试目标轴的输出温差的大小,判断位于可测区域的轴线,可实现对目标轴姿态角的解算。首次采用数字式输出红外热电堆传感器设计实现了180°无盲区的姿态角测量模块,经过测试,其静态误差小于2°。     

基于PSK声通信的无线传感器网络节点设计

可用于无线传感器网络的声信号通信方式,不占用无线电通信频率带宽,无射频干扰,在诸如环境监测、军事侦测等领域有广泛的应用前景。研究了一种基于相移键控(PSK)调制声通信的无线传感器网络节点系统。节点系统采用ARM+FPGA的结构,核心控制器为具有低功耗休眠模式的STM32型ARM芯片,FPGA用于进行数据缓存和部分数据处理,采用PZT型扬声器实现声信号的收发。测试表明:节点系统可以在10m范围内进行数据通信,数据码率300bps,误码率小于10-3,系统最大功耗小于0.1 W,最低休眠功耗小于10μW。     

基于虚拟仪器的传感器性能测试系统

为检测传感器性能是否符合需求,在傅里叶级数算法原理的基础上,结合虚拟仪器技术,开发设计了传感器性能测试系统。通过实验验证了该测试系统能有效地对传感器性能进行检测,误差约为0.004,同时测试系统还具有一定的可扩展性和通用性,用于实验传感器以外的其他传感器测试。