基于改进免疫遗传算法的K覆盖异构传感器节点调度

为了实现无线传感器网络监测区域目标点的多重覆盖,设计了一种基于改进免疫遗传算法的异构传感器节点调度算法实现目标点的K重覆盖;首先,在传统的概率感知模型中加入剩余能量和感知能力因素,得到改进的概率感知模型,并设计了以最小化节点数并满足覆盖度约束的目标函数;然后,采用改进的免疫遗传算法对节点进行调度,最后,给出了具体的采用改进免疫遗传算法实现WSN异构节点调度的具体算法;仿真实验表明:文中方法能在满足K覆盖约束前提下实现监测区域的节点调度,与其他方法相比,活动节点数平均多7%,具有较长的网络生命周期和较少的网络能耗。     

基于Voronoi图盲区的无线传感器网络覆盖控制部署策略

针对无线传感器网络在二维平面应用场景中的覆盖控制问题, 提出了一种基于泰森盲区多边形形心的覆盖控制部署策略(blind-zone centroid-based scheme, BCBS). BCBS先对监测区域做Voronoi图划分以得到被每个传感器节点覆盖的泰森多边形, 而后根据泰森多边形顶点的覆盖情况分析得出泰森多边形内的盲区, 并构造与盲区形状相近的多边形, 最后以该多边形的几何中心作为传感器节点移动的候选目标位置, 从而达到提高网络覆盖率的目的. 仿真实验结果表明, BCBS在覆盖率、节点分布均匀性与节点覆盖效率等方面相比CBS有明显优势. 关键词： 无线传感器网络 节点覆盖 Voronoi图 多边形形心     

基于混沌人工蜂群算法的无线传感器网络覆盖优化

针对无线传感器网络随机播撒的节点严重冗余并且导致网络寿命短、覆盖效率不高等缺陷,提出了一种混沌人工蜂群算法的无线传感器网络覆盖优化算法;将节点的利用率和覆盖率作为优化目标函数,建立与之对应的数学模型,之后用混沌人工蜂群算法改善人工蜂群算法陷入局部最优、收敛慢等问题,提高算法收敛速度和精度,对节点覆盖模型进行求解,得出网络最优覆盖方案;通过实验仿真,提出的算法提高了无线传感器网络的覆盖率,覆盖率可达93.48%以上,减少了网络节点冗余,提高了网络寿命,降低了网络成本。     

基于热释电红外传感器的多节点定位系统研究与设计

针对热释电红外传感器(PIR)在人体探测领域中越来越广泛的应用,研究设计了一种基于PIR的检测定位系统,可实时完成对人员目标入侵探测区域时的检测与定位,并预推出人员目标的行进轨迹;该系统由多个PIR感知节点组成,每个感知节点通过传感在动、静两种状态下对探测区域进行信息采集;最终融合多节点与不同状态下传感器采集的数据,算出各个传感器的探测角度值,以交叉定位的算法,得到目标的定位坐标;经实验证明,该系统运行稳定,检测灵敏,定位效果很好,拓宽了热释电传感器在定位定向方面的使用范围。     

基于蜂窝网格锚点的虚拟力导向节点部署算法

为满足覆盖需求,提出了一种基于蜂窝网格锚点的虚拟力导向节点再部署覆盖增强算法;算法基于传感器节点覆盖圆盘与其邻居节点覆盖圆盘的交点构成正六边形蜂窝时,有效覆盖面积最大理论,设置对随机部署的节点虚拟引力锚点作为虚拟力导向移动的目标,建立锚点对节点的虚拟引力,建立节点之间虚拟斥力来避免节点移动中的碰撞问题;完成随机播撒的节点在虚拟力的作用下的再部署,提高覆盖率,保证覆盖质量;Matlab R2012a仿真实验中,随机部署不同数量的节点,网络覆盖率均较快达到95%以上,满足覆盖需求。     

一种面向监测区域的链路质量和覆盖保证的节点调度算法

为了降低监测区域能耗总开销和减少网络传输时延,保证监测区域网络链路质量、实现网络的全面覆盖和延长网络生命周期,设计了一种基于扫描线和节点自适应调整苏醒时隙的节点调度方案。首先,定义了系统模型即网络假设和调度目标;然后判断网络是否实现当完全覆盖,当不能全面覆盖时,通过调整部分节点的感知半径来实现网络的全面覆盖;当链路质量过差导致传输延迟过大时,通过设计从源节点到目标节点的增加节点苏醒时隙,并根据节点的剩余能量和传输延迟阈值来减少数据传输次数以降低传输延迟。在NS2环境下进行实验,结果表明：文中方法能有效地实现传感器网络监测区域的全面覆盖,降低网络的传输延迟和提高网络的生命周期,与其他节点调度相比,具有很强的优越性和实用性。     

一种传感器网络移动栅栏部署算法

栅栏覆盖是传感器网络研究中的热点问题,现有有关栅栏覆盖研究大多针对静态兴趣区域的栅栏覆盖,而对于实际应用中如海洋污染、森林火灾、部队行军等的栅栏覆盖应用不适用;该文主要针对动态对象研究移动传感器网络的有效栅栏覆盖;抽象了问题模型并提出了栅栏覆盖评价指标,然后结合凸优化理论提出了一种分布式的移动栅栏覆盖算法;通过3个不同场景分别测试了算法在400*600 m的区域中随机部署有50个移动传感器节点对于不同动态对象构建一条封闭栅栏带所花费的时间以及栅栏带动态形成时的移动距离;测试结果算法能够快速有效实现动态区域的栅栏覆盖。     

光纤菲佐气体压力传感器的波分频分复用方法

设计了一种新的光纤菲佐气体压力传感器,结合波分复用技术和空间频率复用技术,实现了不同腔长的光纤菲佐气体压力传感器的复用.给出了该复用系统的结构,阐述了其工作原理,最后利用实验验证了该方法的可行性.针对该系统中的串扰问题提出了基于参数化谱估计的Pisarenko谐波分解方案,使可复用的传感器腔长差降至100 μm左右,大大提高了系统的复用能力.实验结果表明：该系统在单个传感器气体压力分辨率达0.76% F.S(量程为0~150 kPa),复用的传感器数目可达80个以上,可满足实际工程应用中多点气压测量的需要.     

基于分布式视频编码的低能耗视频传感器节点研究

在无线多媒体传感器网络中,如何提高节点能源的利用率,延长整个网络的生命周期是当前迫切需要解决的关键问题。从视频数据处理和传输能耗的角度出发,对分布式视频编码(DVC)基础理论及视频传感器节点的能耗模型进行分析和研究。通过实验仿真的方式将H.264帧内编码方案同DVC方案进行比较,实验结果表明了DISCOVER-DVC方案在节点节能方面的优势。最后基于DISCOVER-DVC算法,在S3C6410硬件平台和嵌入式Linux操作系统平台之上完成视频传感器节点设计,来降低节点能耗,提高节点生命周期。     

基于核独立成分分析和聚类中值的水下传感器故障诊断

水下传感器所处环境的开放性以及其长期处于无人值守状态,极易收到环境作用而发生破坏,传统分簇式的分布式故障诊断方法无法有效对其进行故障诊断,因此,提出了一种基于核主成分分析和聚类中值的故障诊断方法。首先,设计了水下传感器节点故障诊断的模型,然后采用核主成分分析方法对节点采集的数据和来自邻居节点发送的数据进行数据降维,得到具有最小属性集的数据集,然后对节点的邻居节点集进行聚类,选出具有最多元素的聚类,并将聚类的中值作为参考数据,将各节点与其对应的参考数据进行比较从而确定节点是否发生故障,最后定义了基于核独立成分分析和聚类中值的传感器节点故障诊断算法。仿真实验证明了文中方法能有效地对水下传感器进行故障诊断,且与其它方法相比,具有误差检测率高和误检率低的优点。     

Fiber-Optic pH Sensor

The new enhancement in the determination of pH using optical fiber system is described here. This work uses the membrane made of cellulose acetate membrane for reagent immobilization and congo red (pK_a 3.7) and neutral red (pK_a 7.2) as pH indicators. An effective covalent chemical binding procedure is used to immobilize the indicators. The response time, reversibility, linear range, reproducibility, and long-term stability of fiber optic sensor with congo red as well as neutral red have been determined. The linear range measured for the sensor based on the congo red and neutral red is 4.2-6.3 and 4.1-9.0, respectively. The response time of sensor membrane is measured by varying the substance pH values between 11.0 and 2.0.     

Fiber-Optic pH Sensor

The new enhancement in the determination of pH using optical fiber system is described here. This work uses the membrane made of cellulose acetate membrane for reagent immobilization and congo red (pK _a 3.7) and neutral red (pK _a 7.2) as pH indicators. An effective covalent chemical binding procedure is used to immobilize the indicators. The response time, reversibility, linear range, reproducibility, and long-term stability of fiber optic sensor with congo red as well as neutral red have been determined. The linear range measured for the sensor based on the congo red and neutral red is 4.2–6.3 and 4.1–9.0, respectively. The response time of sensor membrane is measured by varying the substance pH values between 11.0 and 2.0.     

光电位置传感器

介绍用摸拟电路与数字电路两种方法来消除输出信号变化对位置精变的影响。     

线性相位反演传感器与哈特曼传感器的实验研究对比

为了进一步分析线性相位反演波前传感器的性能,搭建了基于线性相位反演测量方法的波前传感器的实验装置.针对各种波前随机像差,同时用线性相位波前传感器和哈特曼波前传感器进行测量和复原,将复原结果进行对比.分析了不同的探测分辨力和不同泽尼克复原阶数对线性相位反演传感器复原结果的影响.分析了靶面分辨力,合理的靶面大小对复原精度是有利的,肯定了线性相位反演波前传感器可以用较少的探测单元实现相似精度的测量,采样靶面像素为8 pixel×8 pixel时,误差系数仍很小.利用对随机像差片进行不同阶数的复原,线性相位反演波前传感器的复原残差的误差率基本都在0.25以下,能对前35阶像差进行比较精确的复原.     

基于概率感知和改进量子遗传算法的节点部署策略

为了最大化监测区域的网络覆盖率和实现网络的负载均衡,设计了一种基于改进概率感知模型和量子遗传算法的移动节点部署方法。首先,在传统概率感知模型中加入环境干扰噪声因素和节点剩余能量因素进而获得改进的概率感知模型,然后,对传统的量子遗传算法进行改进,设计了新的量子旋转门和量子比特变异方式,以加快全局收敛速度和防止陷入局部最优。最后,定义了基于改进量子遗传算法获取移动节点最优部署位置的算法。仿真实验表明：文中方法能有效地对网络区域进行部署,实现最大化网络的覆盖率和最小化能量消耗,与其它方法相比,具有较大的优越性,是一种可行的方法。     

并联传感器系统压力传感器故障诊断系统设计

在工业生产过程中电子皮带秤普遍采用多个称重传感器输出信号的并联方法,而该方法对多个称重传感器无法独立采集同时无法准确判断故障。应用TI公司MSC1210单片机最小系统和信号分离器,设计一种并联传感器系统压力传感器故障诊断系统,实现多个称重传感器并联应用时的独立采集;发明一种皮带秤称重传感器累计量校准方法,将不断变化的累计量转换成定量值实现并联传感器系统压力传感器故障诊断。结果表明该系统较好实现多个称重传感器的独立采集和故障传感器判断,为皮带秤等计量装置并联传感器系统的技术升级提供有效手段。     

Integrated Acousto-Optical Temperature Sensor

In this work, we investigate the performance of a novel integrated acousto-optical temperature sensor fabricated in LiNbO₃ and operating with ultrashort light pulses (2 ps). Five parameters (time duration, bandwidth, time intensity maximum, frequency intensity maximum, and output energy on the output pulse converted for the TM mode, as a function of temperature) were observed for the switched pulse at the output of the sensor (TM mode) with and without the presence of an increasing linear self-phase modulation (SPM) profile. Comparing all analyzed parameters, one can conclude that the pulse intensity is presenting the larger variation (100.09%) as a function of the temperature change (24.5 to 400°C) in a configuration without profile. Considering the increasing linear SPM profile, all the analyzed parameters are presenting a significant increase in the percentile variations in the studied range of temperature (24.5 to 400°C). Comparing all the five parameters, in two configurations (with and without the use of linear SPM profile), one can conclude that the time intensity maximum showed to be the most suitable parameter as measurement to be accomplished in a schematic detection for the temperature sensing in the range 24.5 to 400°C. We can conclude that the sensitivity of the AOTS is improving in the configuration with the increasing nonlinearity profile (β = 2) and for higher temperature.     

光波导氨敏传感器的研究

提出了一种新型的光波导氨敏传感器,将光波导中消逝波理论与纳米多孔薄膜技术相结合,在玻璃薄膜光波导上制备一层纳米TiO2多孔薄膜,并将氨敏试剂（BTB）固定在纳米TiO2多孔薄膜中,利用导波光的消逝场实时地探测敏感薄膜对导波光的吸收,实现了对氨气的探测,检测下限达到1ppm。同时对比了致密敏感薄膜和多孔敏感薄膜对氨气的响...     

Integrated Acousto-Optical Temperature Sensor

In this work, we investigate the performance of a novel integrated acousto-optical temperature sensor fabricated in LiNbO₃ and operating with ultrashort light pulses (2 ps). Five parameters (time duration, bandwidth, time intensity maximum, frequency intensity maximum, and output energy on the output pulse converted for the TM mode, as a function of temperature) were observed for the switched pulse at the output of the sensor (TM mode) with and without the presence of an increasing linear self-phase modulation (SPM) profile. Comparing all analyzed parameters, one can conclude that the pulse intensity is presenting the larger variation (100.09%) as a function of the temperature change (24.5 to 400°C) in a configuration without profile. Considering the increasing linear SPM profile, all the analyzed parameters are presenting a significant increase in the percentile variations in the studied range of temperature (24.5 to 400°C). Comparing all the five parameters, in two configurations (with and without the use of linear SPM profile), one can conclude that the time intensity maximum showed to be the most suitable parameter as measurement to be accomplished in a schematic detection for the temperature sensing in the range 24.5 to 400°C. We can conclude that the sensitivity of the AOTS is improving in the configuration with the increasing nonlinearity profile (β = 2) and for higher temperature.     

光栅水声传感器

本文着重介绍了以声光密度调制原理制造光栅水声传感器的方法。用一对刻线密度为1001/mm的Ronchi光栅对,其间隙为d=0.7～1μm,线条相对位移为x=2.Sμm,光栅对安装在水声室的顶部和底部的两个弹性隔膜上。这种传感器的最小探测位移量为X_(min)=3.4×10~(-3)A