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农田土壤无线地下传感器网络节点设计与通信试验 被引量:6
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作者 张增林 韩萌 +2 位作者 韩文霆 郑佳运 杨杰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期203-212,共10页
为了揭示电磁波信号在农田土壤中的传输特性、科学部署传感器节点,以关中地区农田土壤为研究对象,采用模块化设计思想,将传感器、无线数传、处理器和能量供应等模块集于一体,设计了无线地下传感器网络(Wireless underground sensor netw... 为了揭示电磁波信号在农田土壤中的传输特性、科学部署传感器节点,以关中地区农田土壤为研究对象,采用模块化设计思想,将传感器、无线数传、处理器和能量供应等模块集于一体,设计了无线地下传感器网络(Wireless underground sensor networks,WUSN)节点和汇聚节点。采用单因素试验方法,分析了土壤含水率、WUSN节点埋深、节点间水平距离对WUSN节点信号传输的影响,建立了接收信号强度和误码率预测模型。结果表明,当WUSN节点信号在地下垂直方向上传输时,土壤含水率增加2.5个百分点,接收信号强度降低4~6 dBm,通信误码率增加3~5个百分点;WUSN节点埋深增加5 cm,接收信号强度降低3~5 dBm,通信误码率增加3~4.5个百分点。当WUSN节点信号在地下水平方向上传输时,土壤含水率增加2.5个百分点,接收信号强度降低5~7 dBm,通信误码率增加4~5个百分点;节点间水平距离在10~90 cm范围内,节点间水平距离增加10 cm,接收信号强度降低6~8 dBm,通信误码率增加6.5~8个百分点;节点间水平距离在90~190 cm范围内,节点间水平距离增加10 cm,接收信号强度降低约1 dBm,通信误码率增加1~1.5个百分点。WUSN节点信号在垂直、水平两种传输方向上误码率和接收信号强度预测模型拟合优度R^(2)最高为0.982,均方根误差RMSE为1.7%,拟合优度R^(2)最低为0.942,均方根误差RMSE为5.136 dBm。WUSN节点信号在土壤中传输受到土壤含水率、WUSN节点埋深和节点间水平距离的严重影响。 展开更多
关键词 农田土壤 无线地下传感器网络 土壤含水率 节点埋深 节点间水平距离
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应用于地下无线传感器网络的磁通信电路分析 被引量:4
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作者 谢璐 杨玉华 +1 位作者 单彦虎 武慧军 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第8期123-126,共4页
针对地下无线传感器网络中通信效率低、接收点有用信号弱的现状,基于磁感应原理,以磁通信电路模型的建立为切入点,运用互感理论,推导出负载功率、路径损耗和传输效率的表达式,通过理论分析,得到路径损耗以及传输效率分别与天线参数、工... 针对地下无线传感器网络中通信效率低、接收点有用信号弱的现状,基于磁感应原理,以磁通信电路模型的建立为切入点,运用互感理论,推导出负载功率、路径损耗和传输效率的表达式,通过理论分析,得到路径损耗以及传输效率分别与天线参数、工作频率、通信距离的具体关系。试验仿真结果表明:通过改变工作频率和天线参数可以弥补实际通信距离的需要,提高通信质量,为地下无线传感网络的应用提供参考。 展开更多
关键词 地下无线传感器网络 磁通信 路径损耗 传输效率
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土壤水分无线传感器网络节点设计与测试 被引量:5
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作者 张增林 郁晓庆 《中国农村水利水电》 北大核心 2012年第12期5-8,共4页
在研究无线地下传感器网络(wireless underground sensor networks,WUSN)技术应用于农业灌溉时,利用嵌入式处理器和射频模块开发设计了无线地下传感器网络节点和汇聚节点。WUSN节点由传感器、处理器、无线通信和能量供应模块组成,处理... 在研究无线地下传感器网络(wireless underground sensor networks,WUSN)技术应用于农业灌溉时,利用嵌入式处理器和射频模块开发设计了无线地下传感器网络节点和汇聚节点。WUSN节点由传感器、处理器、无线通信和能量供应模块组成,处理器采用MSP430单片机,射频模块采用433MHz频率的H8410通信模块,汇聚节点由RF收发模块、核心控制电路、信息处理、数据存储、液晶显示和电源等部分组成。WUSN节点采集土壤水分信息,并发送给汇聚节点,实现对信息的汇总、分析、处理、存储、显示和传输。对不同的土壤含水率进行试验,得出节点低含水率下无线电信号的路径损耗和误码率最小。同时,通过节点埋藏深度的改变对信号衰减的影响,得出有效传输的最佳WUSN节点埋藏深度。无线地下传感器网络节点的设计在农业信息采集、灌溉等方面具有广阔应用前景。 展开更多
关键词 无线地下传感器网络 MSP430 汇聚节点 土壤信息采集
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无线地下磁感应通信系统研究与实现 被引量:17
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作者 孙彦景 徐胜 +3 位作者 施文娟 吴天琦 王晓琳 牛洪海 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期904-908,共5页
无线磁感应通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,可以克服传统电磁波无线通信在地下环境中信道不稳定、天线尺寸大等问题,更适用于无线地下传感器网络。针对无线地下传感网络的应用需求,本文建立了基于收发线圈的磁感应耦合式无... 无线磁感应通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,可以克服传统电磁波无线通信在地下环境中信道不稳定、天线尺寸大等问题,更适用于无线地下传感器网络。针对无线地下传感网络的应用需求,本文建立了基于收发线圈的磁感应耦合式无线通信模型,分析了发射磁场的分布特点,设计了无线地下磁感应通信系统,搭建了实验测试平台。实验结果表明,该系统在地下环境中可以实现短距离的无线数据传输,通过增大收发线圈的半径和增加匝数可以延长通信距离,改善系统通信性能,为无线地下传感网络的应用提供参考。 展开更多
关键词 无线地下传感器网络 磁感应通信 磁场分析 耦合线圈
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基于磁感应的无线地下传感网信道研究进展
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作者 刘宝衡 付天晖 +1 位作者 侯文达 王永斌 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第12期1-5,共5页
无线地下传感器网络(WUSNs)是指将大部分无线传感器节点埋在土壤中的传感器网络,其优势显著,有着十分巨大的社会价值和实用前景,已经成为21世纪的一个新研究领域。无线磁感应(MI)通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,克服了传统... 无线地下传感器网络(WUSNs)是指将大部分无线传感器节点埋在土壤中的传感器网络,其优势显著,有着十分巨大的社会价值和实用前景,已经成为21世纪的一个新研究领域。无线磁感应(MI)通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,克服了传统电磁波无线通信在地下环境中信道不稳定、天线尺寸大等问题,更适用于WUSNs。复杂且具有挑战性的通信信道是制约WUSNs发展的重要原因。本文从信道建模、信道性能、信道估计等方面综述了近年来基于MI的WUSNs(MI-WUSNs)信道方面的研究进展,并提出了该领域的一些新的研究挑战。 展开更多
关键词 磁感应 无线地下传感器网络 信道
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基于波导技术的无线地下传感网通信系统研究与实现 被引量:1
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作者 高振江 刘洲洲 +1 位作者 张倩昀 李开放 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第6期79-82,共4页
针对传统地下无线磁感应通信系统信道路径损耗较大,无法满足无线地下传感器网络较远距离的实际通信需求的问题,建立了基于磁感应波导技术的磁感应通信系统模型,分析了中继波导线圈偏离理想位置时所引入的额外路径损耗对整个磁感应通信... 针对传统地下无线磁感应通信系统信道路径损耗较大,无法满足无线地下传感器网络较远距离的实际通信需求的问题,建立了基于磁感应波导技术的磁感应通信系统模型,分析了中继波导线圈偏离理想位置时所引入的额外路径损耗对整个磁感应通信系统信道性能的影响,设计了地下无线磁感应通信系统,搭建了实验测试平台,实验结果表明,该系统引入中继波导线圈能够有效解决信道路径损耗较大的问题,有效延长无线通信距离,为无线地下传感器网络的应用提供重要参考。 展开更多
关键词 无线地下传感器网络 磁感应通信 波导技术 路径损耗
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基于蜂窝结构的二维磁感应通信 被引量:1
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作者 刘锋 张志军 +1 位作者 张晓彤 徐金梧 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期190-195,共6页
为实现地下无线传感器网络高可靠通信及无线能量传输,针对VLF频段提出一种二维蜂窝磁感应网络结构,并建立系统模型。通过电流色散方程对系统带宽、群速和波束赋形等进行推导分析。应用四阶龙格库塔方法对磁感应波的传播进行了时域仿真... 为实现地下无线传感器网络高可靠通信及无线能量传输,针对VLF频段提出一种二维蜂窝磁感应网络结构,并建立系统模型。通过电流色散方程对系统带宽、群速和波束赋形等进行推导分析。应用四阶龙格库塔方法对磁感应波的传播进行了时域仿真。结果表明,蜂窝磁感应网络可实现磁感应波的全向传播,与方形栅格网络相比,在各传播角度上具有更加均一的带宽、群速,可应用多天线协作技术实现定向通信和输能,适于在地表下环境建立高连通度、高能效的传感器网络。 展开更多
关键词 地下无线传感器网络 磁感应网络 VLF 波束赋形
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