全向感知型传感器覆盖率优化研究

为了降低全向感知型应变传感器网络的节点布置数量以及提高传感网络的测量精度,研究全向感知型传感器覆盖率优化问题。分析了全向感知传感器数学模型,对覆盖率优化问题进行数学化描述,建立优化函数,确定优化目标。使用全局人工鱼群算法对所建立的传感器覆盖率优化函数进行求解,得出最优传感器节点布置方案。研究结果表明:在传感器节点数量较少时,使用优化方法得到的覆盖率提升较为明显;随着节点数量的增多,使用优化方法得到的覆盖率曲线逐渐平缓。使用所研究的优化方法后,测量的应变相比人工随机布置传感器测量值更接近真实值,具有较高的测量精度。

模仿生物视觉的凝视红外成像全向感知技术

把近水面鱼类仰视半球空域的功能用工程方法在长波和中波红外区仿造,实现全向凝视、对目标定向、动目标提取、目标距离感知和速度感知等鱼眼视觉功能;再用辅助功能模块仿造人眼感知亮度的对数变换属性、亮度对比恒定特征、目标轮廓强化效应等视觉特性;以DSP,FPGA执行所有这些有利于目标探测的视觉功能,制成"仿生式微小型红外成像探测系统"(BMIRIDS),它以凝视成像方式实现真正意义上的"全向"、"实时"态势感知和动态信息提取.采用功能仿生手段使这个体小、质轻、功耗低的鱼眼式红外系统突破现行技术和设备的某些局限,从而建立光电侦测设备的一种新体制,为光电信息获取和新装备研制探索新途径.

低功耗声/超声复合传感器节点设计

针对具有全向感知能力的有向传感器网络(DSN)节点功耗较高的问题,设计制作了声与超声波复合全向感知节点。低功耗被动声探测器利用目标声信号幅值的变化趋势,判断目标相对于节点的运动情况,唤醒由5组超声波测距单元组成的阵列,测量5个固定方向上的距离,从而实现目标车辆的定位。然后分析了系统功耗和基于目标轨迹的全向感知模型,并进行了相关试验。结果表明:节点能够感知半径为20 m区域内的目标,在半径6 m的范围内判断目标轨迹。节点功耗减小66.7%,大幅度延长了能源受限节点的值守时间,满足无线传感器网络的应用需求。

有向移动异构传感网分布式部署策略

针对移动异构有向传感网的覆盖增强问题,提出了一种基于虚拟全向感知圆的节点分布式部署策略DDS(Distributed Deployment Strategy)。DDS采用等面积虚拟全向感知圆替代有向节点感知扇形,根据不同感知圆之间的位置与半径大小关系为每个有向节点合理构建区域覆盖子区间,最后由该子区间多边形的形心确定节点的候选位置坐标。同时,DDS策略充分利用有向节点的旋转特性,计算节点视角方向使其面向检测区域外侧。节点通过视角调整和合理移动,不断提高网络覆盖率。仿真结果表明,DDS在提高网络覆盖率,增强节点分布均衡性方面具有明显的优势。