分布式移动水声传感网络地声参数反演

提出使用分布式移动水声传感网络以实现大面积海域地声参数的快速反演。将分布式网络节点投影合成不同阵元间距的水平线阵,采用频域相干目标函数,进行匹配场地声参数反演。同时,将定位误差视为一个参量进行反演,结合对水平波数修正的多普勒补偿,提高移动网络反演的鲁棒性。数值仿真和海试数据处理结果验证了分布式移动水声传感网络地声参数反演方法的有效性。

基于BP神经网络的长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法

为解决基于数字编码移相-积分测距系统中,因发送序列与本地序列之间的真实相位差非1 bit码长的整数倍而影响测量结果准确性这一问题,文中提出一种基于BP神经网络长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法。该算法根据BP神经网络判断1 bit内细分程度并与传统算法相结合实现动态测距。实验结果表明,基于BP神经网络长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法的长距离定位精度平均相对误差从0.23降低到0.035,弥补了空间分辨率与准确率受数字码本身局限性的问题,为大规模基础设施的长距离、高精度实时监测提供了可能。

分布式无线传感网中低延迟数据调度算法研究

分布式无线传感网中节点数据量增大,会导致节点能耗不均匀,数据传输过程出现低延迟现象,影响数据传输效率。为解决这一问题,提出分布式无线传感网中低延迟数据调度算法研究。基于分布式无线传感网络结构分析了低延迟数据调度延迟的主要因素,依据分析结果采用MDAS-ST算法,建立低延迟初始信息数据,对低延迟数据节点构建父节点候选集,建立低延迟数据候选调度模型,以低延迟数据父节点候选集为主,从中选取一个父节点,并分别分配到分布式无线传感网络时隙内;建立低延迟数据调度序列,利用该序列实现低延迟数据的调度研究。仿真结果表明,该方法的平均发送次数约为1.2次、调度延迟为322μs、网络吞吐率为99%,能耗为500 nJ/bit。

基于分布式光纤传感技术的超长桩承载特性分析

为探究不同地质条件下超长桩承载变形特性及数值模拟中摩擦系数对桩-土相互作用的影响,以深圳湾超级总部某项目系列试桩为背景,采用FBG密集分布式光纤传感技术进行基桩内力测试,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,对比分析桩、土界面采用不同摩擦系数取值方式时土层平均侧阻力模拟结果。结果表明:(1)灌注桩承载变形特性与桩长和持力层性质密切相关,超长桩轴力沿深度方向基本呈线性递减,端阻比明显减小;持力层为强风化花岗岩层时,试桩轴力沿深度方向呈“大肚形”递减,端阻比低于17.1%。(2)数值模拟中摩擦系数取值方式会对土体侧阻力模拟结果产生较大影响,根据土层性质差异,对桩土界面采用多个摩擦系数能够提高模拟结果准确性。

基于分布式光纤传感技术的碳纤维复合芯导线缺陷识别方法

研究基于分布式光纤传感技术的碳纤维复合芯导线缺陷识别方法,有效采集导线应变信息,提升导线缺陷识别效果。创新性地根据偏振光时域反射原理,利用分布式光纤传感技术采集碳纤维复合芯导线应变信息;通过经验小波变换提取应变信息特征;利用自适应t分布改进的麻雀搜索算法,优化径向基神经网络权值,确定最佳径向基神经网络结构;按照邻近原则聚类应变信息特征,输出导线缺陷识别结果。实验证明:有无扰动时,该方法均可有效采集碳纤维复合芯导线应变信息,抗干扰效果较优;该方法可有效提取并聚类应变信息特征,精准识别导线缺陷。

分布式长标距FBG传感技术在桥梁结构监测中的应用研究

为了在桥梁健康监测中准确获得结构变形,对基于分布式长标距光纤光栅(FBG)传感技术进行研究。该方法对FBG传感器进行二次开发,增长其测量标距,采用耐久、力学性能良好的封装材料对其进行封装;根据共轭梁法原理,利用FBG测量到的应变分布计算结构变形。在试验用混凝土"T"梁上安装标距长度为50cm的长标距FBG分布式传感器,并同时安装百分表实测挠度,两者测量结果表明:分布式长标距FBG传感技术可有效监测结构的受力和变形,与百分表所测到的挠度值误差在5%之内。

应用无线传感网络的分布式电力系统接地状态监测

为提高检修工作的可靠性,针对变电站线路检修时倒闸操作和挂接地线的情况,研发了一套接地检测与管理系统,系统基于非接触传感和ZigBee无线局域网络技术,采用双钳口法测量激励、检回信号,节点可以移动技术,最大限度减少了系统线路的铺设与维护;在建立了应用于接地状态检测中的无线传感器网路结构模型后,给出了无线传感网络接地检测系统的硬件设计与软件实现方法,该系统实现了状态检测、分析、管理、集中显示各点接地状态等功能。理论分析和仿真结果表明,系统数据采集链路的传输可靠性,系统数据会聚时延,接地电阻测量精度,网络节点的维护等指标均达到较高水平,系统满足电力系统对接地状态实时监控的要求。

基于LabVIEW的无线分布式传感网络控制系统的研究

为了满足无线分布式传感网络中仪器间的无线通信和实验数据的统一管理和控制,以LabVIEW为开发工具,采用PC机多线程技术和虚拟仪器技术,构建了基于LabVIEW的无线分布式传感网络的控制系统,阐述了控制系统的硬件组成和软件设计方法,分析了在LabVIEW平台下,数据显示、分析、存储和通信等方面的特点。

分布式无线传感网络的协作目标跟踪策略

基于图像序列的目标跟踪是目标跟踪的重要研究问题之一.由于受图像解析度和跟踪范围限制,单视角跟踪准确性和鲁棒性不足.本文提出了分布式无线传感网络测量环境下的多视角协作融合跟踪方法,并引入了渐进分布式数据融合,采用基于能耗参数和信息有效性参数的综合优化函数动态选择融合节点,规划融合过程,平衡融合精度与网络能耗.通过目标跟踪准确性、网络能耗及传输延时对比实验表明:基于渐进分布式数据融合的协作信号处理方法提高了分布式多视角跟踪的准确性与实时性,减少了网络拥塞,降低了通讯能耗及延时.

基于TDM的分布式光纤光栅传感网络

为有效提高光栅复用容量,提出了一种分布式光纤布拉格光栅传感网络方案,并进行了实验。方案中传感解调模块以TDM方式与多个传感通道相连通,利用传感通道选择光链路以时分复用方式实现传感解调端对多个传感通道的开关控制,以时分/波分相结合的机制对分布式传感量进行解调。在实验验证系统中,基于匹配光纤光栅解调方案下,以2.5 Hz的循环测试频率,多次测量同一FBG(fiber bragg grating)周期,测得系统的解调精度为±0.06 nm,具有较好的重复测量稳定性。结果表明,方案结构简单可行性好且具有良好的可升级扩展性。

无线传感器网络分布式数据库加密方法研究

传统方法在加密无线传感网络分布式数据库时,受到网络异构性的影响产生了大量异常数据,导致其存在加/解密速度慢、数据查询复杂度以及解密后数据准确性低的问题。为此,提出一种无线传感网络分布式数据库加密方法。首先通过密度峰值法对数据实施聚类处理,使用机器学习中的支持向量机分类法找出数据库中的异常数据并剔除。然后通过OPES算法对数据库内数据实施转换、桶划分等操作,再通过划分结果建立数据库的加密空间,实现对无线传感网络分布式数据库的加密。仿真分析结果表明:该加密方法提高了无线传感网络分布式数据库中数据查询过程的复杂度和加/解密的速度,且应用该方法可使得解密后数据的准确性达到99.16%。

基于嵌入式的布里渊分布式光纤传感远程网络控制系统

光纤传感器正向多点检测、远程控制、网络化方向发展,本文提出一种基于嵌入式的光纤传感远程网络控制系统设计方案,对传感原理、FPGA控制、数据的远程传输和采集参数控制进行了分析,并针对分布式光纤传感节点多、数据流量大的特点,应用多线程和线程槽技术到系统构建,完成了光纤传感网络的实际检测。

视觉传感网络分布式在线数据关联

数据关联是视觉传感网络监控系统的基本问题之一.本文针对无重叠视域视觉监控网络的多目标跟踪问题提出一种基于多外观模型的视觉传感网络在线分布式数据关联方法,将同一目标在不同摄像机节点上的外观用不同的高斯模型描述,由分布式推理算法综合利用外观与时空观测计算关联变量的后验概率,同时通过近似最大似然估计算法对各传感节点上的外观模型参数进行在线估计.实验结果表明了所提方法的有效性.

应用于无线传感网络的分布式损伤识别技术

随着工程结构的日益大型化和复杂化,振动测试时需要布置大量的传感器.传统的集中采集和处理的技术将难以胜任海量数据的分析要求,采用无线智能传感器的结构健康监测系统正是应运而生的新方向,而分布式采集和处理技术是密集布排的无线传感测试系统的必然要求.文中针对拱桥吊杆损伤的问题,以一钢管混凝土拱桥为平台建立数值模型,利用仿真技术模拟损伤前后振动测试,考虑不同网络拓扑情况,对不同损伤程度,以功率谱密度法进行了分布式识别分析.结果表明:分布式损伤识别技术能够成功识别拱桥吊杆损伤,并且该方法可以应用到其他大型复杂结构的健康监测和检测中.

无线传感网络中分布式粒子滤波的目标追踪算法

在给出无线传感网络的传感器配置模型的基础上,提出了一种分布式粒子滤波DPF(d istributedparticle filter)算法,并实现了对网络中的一个运动目标的追踪。利用传感器模型,可将网络划分为一系列不相联系的传感器组,并在每个传感器组上运行一个局部粒子滤波,通过中心节点将估计状态传递给下一个传感器组的中心节点,依次实施对目标定位、跟踪。为减少网络间的通讯负荷和节约传感器节点能量,使用了高斯混合器模型(GMM),对局部粒子滤波的粒子和相应的权值进行近似;并提出了根据估计误差自适应激活传感器的优化算法。仿真结果表明,基于GMM近似的DPF在保持较高的估计精度的同时,能够大幅度减少网络间的通讯负荷。

分布式光纤光栅传感网络安全QoS路由

针对当前分布式光栅传感网络QoS路由算法,运算耗时长、平均时延高、算法收敛速度慢的不足,提出一种基于量子遗传算法与蚁群算法相结合的分布式光纤光栅传感网络安全QoS路由算法研究。首先采用量子比特对染色体进行编码,并叠加量子促进种群的多态性,基于适配值函数筛选优良种源,并进行迭代循环形成初始的信息素;利用蚁群算法的寻优能力,对全局信息素进行多次迭代更新和寻优处理,实现光纤光栅传感网络QoS的高效数据路由。仿真实验证明,提出的算法能够降低运算的复杂性和网络时延、均衡链路负载、缓解网络拥塞、提高QoS路由的成功率。

分布式光纤应变传感网络拓扑结构模型优化方法

为减少分布式光纤应变传感网络的传输能耗,设计一种分布式光纤应变传感网络拓扑结构模型优化方法。首先对分布式光纤应变传感网络节点能耗分析,依据节点能耗计算结果,选择簇头,并对动态节点分簇处理,在全部节点均入簇后,对节点均衡分布,以此完成分布式光纤应变传感网络拓扑结构模型优化。实验证明,所设计的优化方法不仅减少了网络传输能耗,还降低了平均时延,增加了平均投递率,具备实际应用意义。

无线传感网络一种能量有效的分布式数据交换协议

随着微处理技术与无线通讯技术的不断发展,无线传感网络的应用逐渐趋于多元化,新的需求不断涌现.例如,单兵作战系统中要求每个士兵都实时掌握其他士兵的位置信息,这称为数据交换问题,即All-to-All通讯模式.已有的研究主要考虑数据收集(All-to-One)和数据分发(One-to-All)这两个方面,这些协议直接用于面向多源多目的的数据交换问题则难以取得较理想的性能.因此,本文提出能量有效的分布式数据交换协议DDET,用于解决传感节点数据请求率不一致的数据交换问题.协议首先收集网络中传感节点的信息,对所有传感节点的本地数据请求率进行排序;其次,在每一轮中,选择数据请求率最大的节点加入到生成树中,使得网络的总能耗最小;最终,利用虚拟减枝法来确定深度最小生成树的树根,以减少网络能耗.实验结果表明,与性能较好的DEIST协议相比,DDET至少将系统生命期延长了100%,并且节省了3%的系统总能耗.

分布式传感网络前沿技术及实时应用

传感网络是由大量传感节点通过无线通信、以自组织方式构成的网络，目的是协同地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，最终传输到观察者。传感网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术和无线网络通信技术，在军事监控、工业过程控制、环境检测、医疗监控和智能家居等方面具有广阔的应用前景，已引起国内外广泛的关注和研究。被美国《MIT技术评论》评为“对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之一”；被美国《商业周刊》评为“21世纪高技术领域的四大支柱型产业之一”。

基于分布式无线传感网络的智能变频风机的研究应用

随着我国养殖业的不断发展，家禽养殖规模化和现代化发展已成为必然，越来越多的养殖企业开始利用环境自动化控制技术对禽舍进行有效管理，取得了显著的生产效益。标准化、规模化的程度在家禽养殖业的占比越高，环境因素所起的作用越大。