變形監(jiān)測中無線傳感器網絡應用的理論與技術項目摘要

無線傳感器網絡具有安裝省時省力、組網方便、造價低廉等優(yōu)點，在變形監(jiān)測領域將具有廣闊的應用前景。但是無線傳感器節(jié)點本身存在著計算能力有限，能量有限及傳輸帶寬有限的特點，欲實現大規(guī)模應用仍存在亟待解決的問題。本項目擬以無線傳感器網絡應用于變形監(jiān)測中的理論與技術展開研究，重點關注時鐘同步、數據壓縮、數據傳輸和數據處理等關鍵問題。采用理論分析、實驗研究、仿真分析及實際測試相結合的方法，建立時鐘同步精度的供需模型并實現相應的時鐘同步機制。在揭示監(jiān)測數據時空相關程度的基礎上探索適用于無線傳感器網絡的分布式數據壓縮算法。結合各類監(jiān)測數據的特點設計實現高效可靠的無線傳感器網絡多跳數據傳輸協議。利用不同類型監(jiān)測數據各自的特點進行協作處理，提高監(jiān)測成果的可靠性。其研究成果將解決變形監(jiān)測領域應用無線傳感器網絡的關鍵理論和技術問題，對于拓展無線傳感器網絡的應用具有積極作用。

無線傳感器網絡具有安裝省時省力、組網方便、造價低廉等優(yōu)點，在變形監(jiān)測領域將具有廣闊的應用前景。但是無線傳感器節(jié)點本身存在著計算能力有限，能量有限及傳輸帶寬有限的特點，欲實現大規(guī)模應用仍存在亟待解決的問題。本項目以無線傳感器網絡應用于變形監(jiān)測中的理論與技術展開研究，主要展開了以下四個方面的研究：（1）時鐘同步精度供需模型及協議設計研究；（2）時空相關性分布式數據壓縮算法探索；（3）可靠的無線數據傳輸協議研究；（4）GPS軟件接收機與偽衛(wèi)星的協作處理研究。時鐘同步方面，提出了一種新的全網絡時鐘同步算法，該算法同時考慮了整個監(jiān)測網絡中所有節(jié)點的相位偏差和頻率偏差進行集中式計算，并顧及了各節(jié)點與其所有鄰域節(jié)點之間的時鐘同步參數關系，克服了基于生成樹和泛洪算法的不足，能夠提高全網絡的時鐘同步精度并降低全局偏差和局部偏差。數據壓縮方面，從壓縮比、計算復雜度、能量效率、失真率及時間延遲等數據壓縮算法的評價指標出發(fā)，對于符合聯合稀疏模型的數據組來說，分布式壓縮感知的數據壓縮性能優(yōu)于各自獨立壓縮感知。傳輸協議方面，提出了一種結合時空相關性的無線傳感器網絡節(jié)點數據補全算法。選取了相關項目的監(jiān)測數據進行測試。并采用均值插補法、臨近插補法和所提出的時空相關性插補法進行對比，結果顯示時空相關性插補法能達到較好的效果。在軟件接收機方面，介紹了一種基于雙天線接收機的偽衛(wèi)星定位技術，雙天線之間的距離固定且小于偽衛(wèi)星信號載波波長的一半。將兩組載波相位測量值進行單次差分，通過非線性最小二乘方法解算出雙天線連線中點的空間坐標，用雙通道軟件接收機輸出的實測數據，驗證了這種利用載波相位差值的偽衛(wèi)星定位方法能夠達到亞米級的定位精度。最后利用所研制的基于無線傳感器網絡的變形監(jiān)測系統在核安全殼表面裂縫監(jiān)測中進行了應用，體現了其優(yōu)越性。 2100433B

• 無線傳感器網絡技術及應用：2010年1月中國電力出版社出版的書籍

• 無線傳感器網絡技術及應用：西安電子科技大學出版社出版圖書