《计测技术》2014年第34卷第5期目次

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一种无线传感器网络电池剩余能量估计算法

无线传感器网络价格便宜、安全可靠,可以部署在不同的环境中越来越受到关注.然而,它们的能量有限,导致寿命有限,提出一种无线传感器电池剩余能量估计算法,对电池剩余能量进行估计.算法是基于模型预测控制的二元最优化变化,通过解决混合整数二次规划(Mixed Integer Quadratic Programming,MIQP)问题来估计电池剩余的能量,实现低成本,低功耗,低计算能力的传感器节点电池剩余能量估计算法.     

基于层次分析法的屋顶绿化智慧管理系统

快速的城市化进程使得当前城市普遍面临绿地面积减少、抗自然灾害能力下降等问题。针对城市资源与需求的矛盾,对现有屋顶绿化自动管理系统进行了研究,设计了一种基于无线传感器网络的屋顶绿化智慧管理系统。通过实时获取光照强度等植物生长环境参数；使用层次分析法对植物生长环境进行评估与分析,提出了量化环境适宜度指标,通过反馈控制系统,实现屋顶绿化植物的智慧管理。实验结果表明,与传统屋顶绿化方法相比较,系统可以提高24%的植物存活率,同时可实现屋顶降温20%的目标。系统具有成本低、自适应管理等优点,可以广泛应用于当前我国的城市屋顶绿化中,也可以为学界和业界的相关研究提供参考。     

一种基于相干检测的双向输出信号频率可选的光纤无线系统

提出了一种单光源、双向输出信号频率可选的光纤无线系统,该系统在单光源条件下,利用相干检测技术、数字信号处理技术,结合并行相位调制器以及波长选择开关结构,在上下行链路实现基带信号、多个毫米波信号输出.仿真验证表明,针对20Gbit/s 16-QAM调制信号,经30km光纤传输,系统下行输出信号频率实现0~60GHz可选,其传输最小矢量误差为6.53%(0GHz)~7.61%(60GHz);上行输出信号频率实现0~120GHz可选,其传输最小矢量误差为6.89%(0GHz)~8.30%(120GHz).理论分析和仿真结果表明,该系统双向链路均可实现频率可选的信号输出,且双向传输具有较好的性能表现.     

飞机尾翼转角测量系统设计

针对飞机尾翼转角测量及远距离监控问题,设计了一种基于数字式MEMS加速度传感器测量飞机尾翼转角的测量系统。分析了电容式加速传感器测角原理;利用数字式MEMS加速度传感器ADXL345,结合无线ZigBee技术采用CC2430模块,以嵌入式STM32单片机作为控制器构建了一种测量飞机尾翼转角大小的测量系统。采用三维转台对飞机尾翼转动进行了模拟,完成了±90°范围内转角的测量。实验结果表明,在±90°转角范围内,测量误差的最大值为0.277°,满足小于0.3°的误差要求。该测量系统可以有效地完成飞机尾翼转角测量工作。     

基于MCN和WSN的融合技术研究

近年来,为了满足以数据为中心的无线服务和应用程序等业务的快速增长的需求,不需要人类参与的M2M通信得到了迅猛发展;为了支持M2M通信,移动蜂窝网络(MCN)和无线传感网络(WSN)正逐渐从独立的网络走向融合;这里讨论了MCN和WSN融合所面临的技术难题;提出在融合网络中,可以使MCN中的移动终端扮演传感器节点和WSN中网关的角色;评估了这种方法的性能,仿真表明采用与MCN交互式优化的方法能够提高WSN的吞吐量、延时、网络寿命等性能。     

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。     

Detection of a directly modulated terahertz light with quantum-well photodetector

We demonstrate a wireless transmission link at 3.9 THz over a distance of 0.5 m by employing a terahertz （Hz） quantum-cascade laser （QCL） and a THz quantum-well photodetector （QWP）. We make direct voltage modulation of the THz QCL and use a spectral-matched THz QWP to detect the modulated THz light from the laser. The small signal model and a direct voltage modulation scheme of the laser are presented. A square wave up to 30 MHz is added to the laser and detected by the THz detector. The bandwidth limit of the wireless link is also discussed.     

基于蝙蝠优化算法的无线传感器网络节点定位研究

节点定位是无线传感器网络应用中的关键技术,Dv-Hop算法的定位精度不尽人意,因此将三方面改进的蝙蝠算法应用于Dv-Hop平均跳距的计算过程中,在Dv-Hop的第三阶段引入改进后的蝙蝠算法代替最小二乘法来计算未知节点的坐标,大大降低平均跳距导致的定位误差,提高定位精度;仿真结果表明,改进的BA算法优化的DV-hop定位算法在不同锚节点密度、不同通信半径、不同节点数量以及定位精确度等方面表现出良好的性能。     

一种基于Zigbee与GPS山体滑坡监测系统开发

针对山体滑坡监测布线难度大,实施困难问题,提出了一种基于无线传感器网络的山体滑坡监测设计方案;该方案结合无线网络传感器技术,GPRS技术以及GPS定位技术,通过无线传感器网络采集山体倾角,液位值实时数据,以及GPS节点坐标信息汇总到嵌入式网关通过GPRS网络接入远程监控中心;通过综合分析可以及时预测滑坡发生的具体位置,为及时疏散居民提供宝贵的时间;文章详细介绍了系统的软硬件设计方法,系统通过实物搭建和实验分析验证了方案可行性;测试表明:系统稳定性好,相对误差控制在3%以内,可以较好地预测滑坡发生。