不同频率无线信道在针叶林中的传播特性

为了了解针叶林中不同频率无线信道在不同位置的传播性质,以中国林科院院内的白皮松林为例,通过信号发生器和频谱仪分别测试了不同高度水平方向、不同频率的信号传播特性以及不同高度针对某一水平测试点的传播特性.结果表明:在针叶林环境中,无线通信距离在在10~20 m时,信号强度与距离呈反比;通信距离在20~60 m时信号强度无明显规律,也无明显的衰减;通信距离超过60 m时,各频段信号强度衰减严重.433 MHz频段的无线信号强度显著高于其他频段,最适合用于针叶林环境中的无线通信.无线信号频率越高,信号波动越小,信号衰减越明显.本研究得出的针叶林中不同频率无线信道的传播特性为传感器网络在林中的部署提供了重要参考,对林业物联网组网研究与应用有重要意义.     

基于灰色模型预测的无线传感器网络鸡舍环境射频信号衰减试验

为解决应用无线传感器网络技术监测封闭式鸡舍环境信息时无法快速预测射频信号衰减的问题,基于灰色模型预测理论研究了鸡舍环境射频信号强度衰减与其影响因素间的关系。试验中选取433 MHz载波频率,分析了无线传感器节点射频信号受节点高度、鸡笼高度、通讯距离等因素作用下射频信号的衰减情况,建立和验证了基于灰色理论的射频信号衰减预测模型。运用所建立模型的预测值与实测值对比,最大预测误差绝对值为6.52 dBm,预测准确率为90.5%,所建灰色模型可以用来预测鸡舍环境射频信号强度衰减。     

林业环境监测中无线传感网信号传播特性

基于无线信号衰减模型,分别研究了433 MHz和2.4 GHz频段的无线传感器网络信号在密林、疏林、林间小路和草坪4种不同环境下的信号接收强度与信号频率、环境因素以及通讯距离之间的关系.通过自制的GreenLab节点实地测量4种环境下的信号接收强度,使用对数距离衰减模型对试验数据进行拟合,得到4种环境下两频段信号的衰减指数为1.676～2.735.对模型进行回归分析,得出所有环境中信号接收强度值与距离之间的关系均符合对数距离衰减模型,拟合优度为0.904～0.956.通过对测量数据与模型之间的残差值和均方根值的分析,得出两种频段的无线传感器网络信号在不同环境中衰减的特点,可为林区无线传感器网络组网与部署提供参考.     

2.4GHz无线信号在苹果园中的衰减模型

为解决苹果园中无线传感器网络的规划和部署问题,研究2.4GHz无线信道在苹果园中的传播特性。在山东省肥城市普通的苹果园进行实地试验。选取对信号传播影响最大的一列果树,发射天线固定在两棵树之间发射信号,分别测量6个高度18个位置点的接收信号强度和丢包率。回归分析结果表明:无论发射天线多高,不同水平高度上的接收信号强度衰减均符合对数路径损耗模型,拟合的决定系数为0.927~0.987。发射天线高度不变时,衰减系数n值能用接收天线高度的二次函数曲线拟合,拟合的决定系数为0.71~0.89;模型参数A和接收天线高度符合线性关系,拟合的RMSE为0.2~1.2。建立以发射天线高度、接收天线高度和传播距离为参数的衰减模型并进行验证试验,结果表明:RMSE为2~5,94%的R2值大于0.9,预测模型能较好的估算收发天线高度不同时的信号强度损耗。     

基于稻田监测的混合天线WSN组网模型研究

针对稻田环境特点与网络可靠性需求,在理论分析和实地测试全向天线和定向天线无线信号传输距离的基础上,设计了基于混合天线WSN分簇组网模型,分析其网络运行机制。经实地测试,与全向天线组网方法相比,混合天线WSN网络中簇头节点的寿命提高近45%,从而有效地提高了整个网络的存活时间。     

基于WSN的温室环境信息远程监测系统

针对当前温室环境监测中存在的信号遮挡物多、监测范围大、管理不便等问题,设计一种基于无线传感器网络的温室环境信息远程监测系统。无线传感器网络采用433MHz射频进行信息传输,无线传感器节点和汇聚节点分别采用MSP430F149和LPC2478作为微控制器,实现温室环境信息的实时采集、信息汇聚和数据融合。系统采用星型网络拓扑结构,通过定时休眠、传感器掉电控制等方法来减少能量消耗,并通过基于CSMA/CA算法的无线传输协议,避免了节点间信息传输冲突,保证了传输成功率。无线传感器节点通信性能测试结果表明:使用10dBm射频功率时,距地表1.5m节点的有效通信距离为192m;在无太阳能充电且节点工作周期为30min18s的情况下,无线传感器节点生命周期理论值为98d。温室环境信息远程监测应用结果表明,该系统具有低功耗、高稳定性等优点,节点平均丢包率仅为1.1%。     

番茄连栋温室内无线信号传输特性

为研究番茄连栋温室中无线传感器网络节点短程无线信号传播性能,进行连栋温室内番茄2个生长阶段对2.4 GHz无线信号在不同高度和方向上信号衰减和丢包情况的影响研究,建立2.4 GHz无线信号在连栋温室的衰减模型,相关系数在0.891~0.953之间,可用于预测2.4 GHz无线信号在番茄连栋温室内的信号强度。结果表明,在同一方向下,无线节点布置在冠层高度以上信号衰减最慢,信号传输距离最远;在同一个高度,番茄种植行方向无线信号衰减最慢。     

基于780 MHz频段的农田信息采集无线传感器网络设计

基于MSP430F5438A单片机和AT86RF212射频芯片设计了一种工作在780 MHz中国专用频段且符合IEEE802.15.4c标准的无线传感器网络。介绍了无线传感器节点结构及传感器节点无线通信电路的设计,并给出了空气温湿度、土壤温湿度及光照度传感器的选型和指标参数。选取豫东平原一块麦田作为试验环境,在小麦的拔节期和抽穗期,对工作于780 MHz、433 MHz和2.4 GHz频段的3种无线传感器网络节点进行试验,给出了3种节点的平均丢包率曲线和接收信号强度值随通信距离变化曲线。试验结果表明,在小麦不同生长期,780MHz和433 MHz频段的无线传感器网络的通信质量和传输性能明显优于2.4 GHz的无线网络,而且780 MHz网络的通信质量表现更佳,完全能够满足农田间数据的可靠传输。     

输气管道泄漏音波的产生及传播特性

对输气管道泄漏音波的产生和传播特性进行研究,分析了泄漏音波产生的形式,获得了音波信号的时域、频域及时频特征。结果显示：泄漏音波主要由介质与管道相互作用产生的单极子、偶极子和四极子声源所引起,表现为时域上能量突变,但所占时域较窄,所占频域较宽,主要能量集中在0-100Hz。利用软件对泄漏音波在特殊管件（弯管、变径、分支）中的传播特性进行模拟研究,并利用高压输气管道泄漏装置进行试验研究,分析了泄漏音波信号的传播规律,确定了影响音波信号衰减的主要因素。结果显示：音波在管内以平面波形式传播,随着传播距离的增大,音波基本呈指数规律衰减,在较低泄漏量下,泄漏音波信号幅值基本与泄漏孔径无关：音波信号经弯管和直管的损失基本为0,经分支和变径管损失较大。根据拟合计算结果,对于现有型号的音波传感器,其理论安装距离可达100km,利于长输管道的泄漏检测。     

山地果园牵引式货运车无线限位 及遥控装置设计与试验

为了解决在山地果园使用有线机械限位开关易损坏的问题和改善牵引式货运车现场作业的方便性,研 制了一种山地果园牵引式货运车的无线限位及。控装置该系统主要包括霍尔传感器模块,按键及编码模块AVR 微控制器CC1020 无线收发单元PLC 控制单元果园试验表明,牵引式货运车的无线。控实现在距离接收机370 m 范围内100%控制可靠,牵引式货运车限位装置在上下限位处工作100%可靠,在距离近地点45~95 m处CC1020 射 频信号传播路径损耗的平均值为32.8 dBm比PT2262 射频信号传播路径损耗的平均值减少了20.8 dB.