可重构分布式天线和反射面辅助的集成传感和通信系统演绎

集成传感和通信系统(ISAC)是一种通过赋予无线通信传感能力来升级物理系统的解决方案,我们开发了一个可重构分布式天线和反射面(RDARS)辅助的集成传感和通信(ISAC)系统原型。该原型采用可编程元件,根据需求动态调整工作模式,优化信号传输和传感性能。用户定位功能可靠,且不会对通信速率造成影响。系统可应用于室内导航、智能交通等领域,并展示了在6G系统中的潜在应用,为未来需要同时进行通信和传感的应用提供了重要的技术支持和创新思路。

人工智能在新型电力系统智能传感、通信与数据处理领域应用

新型电力系统以清洁能源为主体,借助海量数据和计算技术实现电源与负荷间的动态平衡,其核心特征是系统的可观、可测、可控。人工智能作为重要技术支撑,能够在能量流和信息流深度融合的基础上,提升电网智能感知水平,优化通信网资源利用和系统数据处理能力。该文主要介绍了新型电力系统的形态、特征和机理,强调了在新形势下的电网数字化转型迫切需求,并对人工智能技术在电力传感、电力通信和电力大数据处理领域的研究现状和应用情况进行梳理分析,探究其促进新型电力系统各环节电气量、状态量、环境量的全面感知、即时通信与数据分析,有力支撑电力高级应用。最后对人工智能技术在新型电力系统建设中面临的挑战进行了总结和技术发展展望。

物联网环境下的无线传感网络通信系统优化设计

无线传感网络在物联网环境下面临能耗高、传输效率低、网络管理复杂等挑战。文章针对这些问题,提出了一种基于物联网技术的无线传感网络通信系统优化设计方案。该方案通过感知与数据采集、无线传输与路由优化、网络控制与管理以及数据融合与处理分析4个关键模块的协同优化,有效提升无线传感网络的能效、可靠性、可管理性以及数据处理能力。仿真实验结果表明,与传统方案相比,优化后的系统在不同场景和工况下性能均得到了显著改善,验证了所提出优化设计的有效性和实用价值。

电动车电机驱动传感系统集成故障诊断策略

电动汽车电机驱动系统中传感器系统的传统故障诊断方案需要额外增加硬件成本和安装空间,提出一种基于解析冗余的电动车电机驱动传感系统集成故障诊断策略,而无需额外的检测传感器。将车辆动力学的高级故障诊断与电机系统的低级故障诊断相结合,从而获得具有强鲁棒性和稳定性的集成故障诊断策略。针对高级故障诊断,分析被诊断的传感器和车辆动力学残差之间的相关性,并借助实验分析验证了所提策略的有效性。针对低级故障诊断,利用奇偶方程对电流传感器和位置传感器进行故障诊断。最后将高级和低级故障诊断相结合实现双重监控,对故障因素进行具体分类,并通过系统性能分析来区分故障,进一步增强了诊断策略的鲁棒性和稳定性。

基于微波传感技术的无线通信系统性能优化研究

随着信息技术的飞速发展,无线通信已成为现代社会不可或缺的部分,广泛应用于各行各业,推动了智能城市、远程 教育、智慧医疗等领域的进步。众多支持无线通信的技术中,基于微波传感技术的无线通信系统以其高速数据传输能力和广泛的应 用范围成为研究和应用的热点。微波传感技术利用电磁波在微波频段内的传播特性,能够实现长距离、高速率的数据通信,是实 现无线宽带网络、雷达监测和卫星通信等关键技术。随着无线通信网络的日益密集和应用需求的持续增长,原有的微波传感技术 面临着诸多挑战,严重制约了无线通信系统的性能和发展。探索如何优化基于微波传感技术的无线通信系统性能,对提升通信质 量和效率具有重要意义,也对促进无线通信技术的创新和应用具有深远影响。

智慧园区无线传感网络能量均衡覆盖优化系统

针对传统LEACH协议存在数据传输效率较低以及节点能量分布不均的缺陷,文中从功耗和效率层面出发,提出了一种无线传感网络能量均衡覆盖优化系统。对于节点能量分布不均的问题,设计了由剩余能量因子与距离因子所组成的系统权重因子,并根据该因子及竞争半径来选择簇头。同时基于遗传算法提出了一种单链多跳路由协议,进而提升了系统的功耗水平,解决了数据传输效率偏低的问题。以某智慧园区为模型进行的实验测试结果表明,所设计系统的存活节点个数、系统剩余能量以及数据包接收数量这三个指标均大幅领先,充分说明了改进后的算法能够有效减少系统的能量损耗并提升节点的利用率,使其可以存活至1200轮,从而延长整个WSN系统的运行周期。

分布式光纤测试系统集成及其在结构智能感知中的应用研究

分布式光纤传感技术具备长距离、抗干扰、性价比高等特性,能满足土木结构应变测量精度要求,较好地适用于交通公路行业数字化创新结构智能感知领域。集成开发分布式光纤多通道自动化测试系统及配套数据分析模块可以扩展结构感知范围,并感知多空间维度结构应变及温度分布情况。通过研究其在型钢组合梁负弯矩区抗裂性能试验中的应用效果,验证其能够捕获混凝土表观裂缝及混凝土内部应变分布规律,在大面积混凝土内部温度监测中也能够准确反映混凝土内部温度场分布。实验结果表明,该技术具备广阔的工程应用前景。

基于通信数据算法的智能采摘机通信系统设计

以苹果采摘机工作过程中的质量监测和采摘量统计为研究对象,通过传感装置和显示终端对苹果采摘过程进行监测,并利用单片机计数程序对采摘频率、采摘间隔序列及采摘准确数等数据进行统计,经通信系统传输至监测显示终端,通信系统采用应答模式数据通信协议实现了可靠准确的数据传输。试验结果表明:利用通信数据算法建立的苹果采摘机通信系统在进行采摘过程监测时,准确率可达到90%,信息数据传输过程可靠稳定。

基于无线传感网的荔枝园智能节水灌溉双向通信和控制系统

为提高水资源利用率和灌溉智能化管理的需要,设计了以无线传感器网络技术为核心的荔枝园节水灌溉控制系统,该系统的无线通信模块选择CC2530模块,传感器模块包括空气温湿度传感器DHT22,光照强度传感器GY-30,土壤水分含量传感器TDR-3以及一些外围电路,精确采集荔枝园温度、湿度、光照度和土壤含水率等多项环境信息,通过无线传感器网络、通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service,GPRS)和互联网进行数据的传输,保证了传输的实时性和远程性,实现了对荔枝园环境的实时监控;同时,远程服务器和网站上都对荔枝园的土壤含水率的阈值进行了设定,当土壤含水率的值超过了阈值,服务器或者网站就会自动发送相关命令对相应的电磁阀进行控制,实现双向控制。分析、测试了系统的功耗和通信距离,在空旷地带,节点的双向有效通信距离达1 205 m,在荔枝园中双向有效通信距离达81.5 m。在传感器节点系统工作周期为30 min情况下,根据试验结果估算出,两节额定容量为3 000 m A·h的3.7 V锂电池串联可使传感器节点持续工作时间最大为500 d,可使电磁阀控制节点工作5 a以上。试验结果表明,该系统运行稳定,网络平均丢包率为3.87%,能够准确监测荔枝园信息采集和控制电磁阀工作,实现和控制荔枝园智能节水灌溉双向通信。

采空区无线温度传感网络的通信系统设计

在充分研究采空区煤炭自燃的监测方法后,确定了以温度作为监测煤炭自燃发生的指标,采空区环境复杂,干扰较多,对于采空区的通信系统性能要求较高。Zig Bee无线通信系统覆盖面广,抗干扰能力强,利用Zig Bee无线通信技术建立了采空区无线温度传感网络的通信系统。此通信系统主要由发射端、信道和接收端组成,通过测试某煤矿采空区的温度变化验证了此通信系统的信息传输性能良好。

基于?MSP430?的灌区无线传感点对点通信系统设计

为解决我国传统农业用水利用率低的现状,针对现代化灌区监测所面临的布线复杂、安装维护麻烦等问题,以MSP430单片机为核心,SI4463作为射频芯片,结合电源、存储、数据采集等模块为灌区智能监测系统设计一款无线传感通信系统。简单的时钟同步设计和传输协议使系统能更加快捷地进行数据传输。系统根据灌区温度、雨量、土壤墒情等环境情况,设计不同的传感器采集电路用以采集并传输,是一款符合水文监测要求的智能监控系统通信模块。

无线集群通信系统的能耗分析与优化方法

通信系统中的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)应在无人值守的情况下可以长时间稳定运行,因此自组织和能源效率等特性对WSN来说十分重要。满足这些要求的一种方法是将WSN划分为多个集群,其中每个集群由集群头节点(CH)管理,包括多个集群成员。本文分析了集群网络的能耗并量化了不同节点数和流量水平的集群的能量增益。经过分析后,本文提出一种新的聚类协议,该协议可以选择更少的CH来最小化能耗,并简化了WSN的维护。

基于无线传感技术的煤矿机械设备运行状态监测系统

为保障煤矿机械设备正常运行,设计基于无线传感技术的煤矿机械设备运行状态监测系统。系统架构分为地面站、感知层、无线传感技术通信层、云计算支撑层、设备层。利用多传感器采集运行数据,通过工业以太网和网关服务器传输数据,经过存储和模数转换数据后,利用设备参数监测算法监测运行状态,通过Web服务器将监测结果传输到地面站;用户通过登录地面站查看当前设备运行状态信息。实验结果表明,该系统通信传输时的通信眼波形较为规整,通信性能较强,可有效监测设备运行时的震动状态,并呈现设备视频监控画面。

面向交通工程钢筋笼焊接的机器人集成系统研究

随着钢筋笼结构在现代交通建设工程中的广泛应用,对于钢筋笼焊接的研究也在不断深入发展。针对交通建设领域因所用钢筋笼结构复杂而导致的焊接工艺繁琐等问题,本文以实现钢筋笼焊接高效化、智能化需求为目标,构建一种6自由度焊接机器人集成系统。本文提出一种运动自主规划与运动完全控制并行的控制方法,确保作业高效性与精确性。采用GJK算法和遗传算法构建防碰撞检测,实现安全作业。所构建焊接机器人集成系统和所提出控制方法,可为交通领域中钢筋笼焊接作业的智能化研究提供技术参考,可为钢筋笼焊接生产高效化、高品质化提供一种可行的方案。

基于空间光耦合系统的芯片温度传感器

研究了一种硅光子芯片空间光耦合系统,简化了集成光子芯片用光纤阵列耦合的方式,通过将1550 nm附近波段的光通过空间光学系统,经光栅耦合器垂直耦合进入集成光子芯片,经过波导与微环谐振腔实现光学传感,采用多模光纤收集出射能量,并进行温度传感测试。实验结果表明,用波长探测方式,得到自由光谱范围(FSR)为0.85 nm,Q值为16321的环形谐振腔直通端透射谱线。在温度传感测试中,其灵敏度达到127 pm/℃。通过进一步对比测试表明,空间光耦合与光纤阵列光耦合只在插入损耗方面有所差距,耦合系统可得到较好的温度传感测试结果。空间光耦合具有更换传感器芯片便捷,容易实现多通道测试等优点。

集成光学高压脉冲电场传感系统中的噪声分析

给出了集成光学高压脉冲电场传感系统的工作原理，使用1．2μs／50μs高压脉冲信号作为信号源对传感系统进行测试。分析了探测到的信号中噪声的主要来源：包括传感器电极、天线及封装外壳等寄生元件产生的寄生振荡，以及含光源、光电探测器引入的电路噪声等。采用快速傅里叶变换（FFT）对信号源和探测到的信号进行频谱分析，得到信号源主要集中在0～160kHz范围内，噪声频率主要集中在大于160kHz范围内。使用基于FPGA的频域数字滤波法对探测到的信号进行去噪声处理，结果表明信号源与被探测信号的均方误差由在滤除噪声前的20．4277降为滤除噪声后的1.8678。

基于无线传感网的通信网络电源控制系统设计

利用TI公司的低功耗Zig Bee网络收发芯片CC2531,构建了基于IEEE802.15.4协议的通信网络电源控制系统。该系统以无线传感网为底层通信主体,以各种传感器为数据采集的载体,形成了自下而上的电源控制体系,保证了系统运行的可靠性。运行结果证明,该方案Zig Bee芯片所具有的休眠功能极大地降低了系统的损耗,形成了控制灵活、成本低、功耗小的运行特征。

车内环境检测集成智能传感系统的设想

本文分析了造成车内空气污染的主要原因,分别应用相应的传感器,设想了一种能同时检测这些有害气体的集成智能传感检测系统。

全光通信——人类理想的传感系统

自从1837年美国人莫尔斯发明了电报,用电传输文字信息以来,电通信作为信息传输的有效通道,一直沿用了一个多世纪。如果形象地把电通信比喻为"信息公路",那么,"全光通信"将是一条真正的信息高速公路。电子和光子是当今和未来社会的两大微观信息载体。虽然,电磁波可传递声音。

基于深度学习网络的光通信系统非法入侵行为识别研究

为了检测多种光通信系统非法入侵行为,保障光通信系统运行安全,提出了基于深度学习网络的光通信系统非法入侵行为识别方法。采用光栅传感技术检测光栅传感器反射波长偏移量,感知光通信系统非法入侵行为频率特征信号。利用小波包分解方法将频率特征信号分解成多个频带后,提取各频带小波包能量,将其作为卷积神经网络输入。经小波包能量特征提取、处理、融合操作后,通过Softmax分类器完成光通信系统非法入侵行为数据特征的分类,实现光通信系统非法入侵行为识别。实验证明:该方法可迅速挖掘出光通信系统中非法入侵行为的时域、频域特征信号。所提取小波包能量可准确反映光通信系统中非法入侵行为特点。该方法可实现多种光通信系统非法入侵行为精准识别,助力管理人员针对入侵行为做出对应防御措施。