无线地下传感网信道传播实验虚拟仿真与可视化教学

为帮助学生更好地理解和掌握无线地下传感网信道传播特性,推导并建立一个融合土壤特性参数的改进地下无线信道传播模型,在该模型基础上开发无线地下传感网实验虚拟仿真系统。该仿真系统不仅解决实验环境受限、难以开展实验教学的问题,且具有易于理解和操作的特点,仿真结果以图形化和可视化的形式呈现。通过此系统,学生可直观地观察和比较不同参数影响下地下无线信道传播变化情况,深入理解地下无线信道的复杂传播特性,提高学生的学习效率,激发学生的学习兴趣,促进学生学习的主动性和积极性。

一种井下无线自组织网络自愈路由算法

针对井下无线信道干扰严重、节点能量有限的特点,提出了一种基于误码率和能量约束机制的井下无线自组织网络自愈AODV路由协议,并采用NS2仿真工具进行了建模仿真。仿真结果表明,改进的AODV路由协议在数据包成功接受率上略高于AODV路由协议,较大幅度地减少了路由负担,有利于节省网络能量。

地下电缆通道的无线温湿度传感网与BP评估

无线传感网技术线路较少,串绕简单等特点,使得短距离的无线传感技术能很好地解决地下电缆通道电缆线路繁多、运营维护监测困难等问题。通过建立基于无线温湿度传感网的地下电缆通道系统,用温湿度传感器对其进行监测,监测的实时数据用无线传感网技术传回,并通过BP神经网络模型对监测数据进行网格训练,建立优化模型,得到优化前后的权值和阈值训练误差曲线,优化前的训练样本和测试样本的仿真误差分别为0.19和0.30,优化后这两个数值分别为0.17和0.024。随机选取楚雄腰站变电站20组监测数据带入BP模型,得到结果与电缆通道温湿度安全等级对比,准确度达到93.3%。

基于磁感应技术的地下传感网信道建模仿真

针对无线地下传感网(Wireless Underground Sensor Network,WUSN)电磁波通信中的信道高路径损耗、信道条件动态变化大和天线尺寸过大等问题,研究了磁感应线圈(Magnetic Induction,MI)在WUSN传输过程的信道特性影响,分析了谐变次偶源在土壤地层中的传输原理,通过传输等效电路图分析了土壤中线圈的极化方向与涡流损耗系数对信道模型的影响,考虑频率与距离的变化对信道特性的影响。通过选择有利于地下传输的器件,进行地下收发实验,对比实验所测得的结果与理论信道模型,分析并确定低频磁感应技术的系统理论模型与线圈在地下收发实验的结果是一致的。

基于WUSN的磁感应技术传输特性研究

针对研究磁感应在无线地下传感网(Wireless Underground Sensor Network,WUSN)土壤传输过程的信道特性,首先对磁感应技术的核心谐变磁偶源进行模型推导,推导出谐变磁偶源在近场区的分布概况,在此基础上得出谐变磁偶源在地下土壤介质中的传输特性,然后通过理论分析磁感应线圈的信道模型,建立随各个参数变化的信号感应模型,确定了基于各影响因子的路径损耗变化情况。最终通过选择有利于地下传输的低功耗、低频率器件,进行地下收发实验,对比实验所测得的结果与理论信道模型,分析并确定了低频磁感应技术的系统理论模型适合于线圈在地下土壤中所做的实验。

自适应OFDM算法在矿井无线通信中的应用研究

为进一步提高煤矿井下通信系统传输信息的效率,介绍OFDM和自适应OFDM技术,讨论OFDM的系统结构和性能。在此基础上提出了一种自适应OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统。在信道状况完全已知的假设下,设计了能根据信道特征动态改变其比特和功率分配的自适应OFDM算法。通过对煤矿井下无线信道特征的分析,建立了信道模型,并通过仿真检验了将自适应OFDM技术应用到煤矿井下进行无线数据传输的可行性。

基于WUSN的两种无线地下收发器信号处理方法对比分析

针对无线地下传感器网络(Wireless Underground Sensor Network,WUSN)中的无线地下收发器需求和研究信号处理方法意义进行了分析,结合无线地下信道和收发器结构对两种无线地下收发器进行比较,指出对基于磁感应技术无线收发器的研究的特点和重要性,为后继的深入研究提供参考和借鉴。

基于磁感应技术的WUSN信道路径损耗分析

针对磁感应线圈(Magnetic Induction,MI)在无线地下传感器网络(Wireless Underground Sensor Network,WUSN)传输过程中对信道路径损耗的影响,分析了不同影响因素下的路径损耗变化,研究并确定了磁感应线圈在土壤中传输的等效电路。在此基础上建立并仿真频率、磁导率、距离因素下的路径损耗变化模型,确定了基于各影响因子的路径损耗变化情况,同时初步设计收发电路,确定了磁感应技术在土壤传输过程中所考虑的影响因素要少于电磁波技术所考虑的影响因素,同时表明了磁感应技术在土壤传输中可以克服电磁波技术所产生的信号干扰因素多、衰减大等问题,从而有效解决了信道条件动态变化以及天线尺寸大的问题,为更进一步的深入研究奠定了基础。

基于磁感应的无线地下传感网信道研究进展

无线地下传感器网络(WUSNs)是指将大部分无线传感器节点埋在土壤中的传感器网络,其优势显著,有着十分巨大的社会价值和实用前景,已经成为21世纪的一个新研究领域。无线磁感应(MI)通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,克服了传统电磁波无线通信在地下环境中信道不稳定、天线尺寸大等问题,更适用于WUSNs。复杂且具有挑战性的通信信道是制约WUSNs发展的重要原因。本文从信道建模、信道性能、信道估计等方面综述了近年来基于MI的WUSNs(MI-WUSNs)信道方面的研究进展,并提出了该领域的一些新的研究挑战。

采用波导技术的地下传感网通信信道建模

针对传统无线地下传感器网络中的磁感应通信系统所固有信道路径损耗较大,无法满足较远距离的通信需求的问题,构建了一种基于波导技术(Magnetic induction,MI)的磁感应通信系统信道模型。通过采用波导技术,即采用一列一定数量的磁耦合的元件,向收发线圈之间等距离引入一定数量的无源中继线圈,在每个谐振线圈中引入的匹配电容的容值都应控制在大于10 pF,同时设定继线圈之间的理想距离为0.7 m,采用电共振的方法,能够有效降低整个通信系统的信道路径损耗,同时也有效地拓展了磁感应通信信道带宽。仿真实验表明:MI波导通信系统在较低噪声功率环境下,当路径损耗小于100 dB时,路径损耗值将不会影响到信道误码率。

基于低频磁感应的地下无线传感网通信建模

针对低频磁感应技术条件下的谐变磁偶源在地下信道中的传输特殊性,研究了低频磁感应技术在土壤中传输的影响因素,并建立模型,基于各影响因素的变化对信道模型的影响从而确定磁感应强度的变化,在此基础上分析低频频率的变化引起路径损耗的变化趋势,建立信号传输过程中土壤各参数随距离的路径损耗变化。然后用仿真实验进行验证,利用地下发送线圈发送30 kHz信号,通过与接收线圈进行耦合,与建立的模型进行对比,验证了系统理论信道模型的可行性。