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空间、海洋探索

时间:2009年12月15日 作者:

探索外部星球一直是人类梦寐以求的理想,借助于航天器布撒的传感器节点实现对星球表面大范围、长时期、近距离的监测和探索,是一种经济可行的方案。NASA的JPL实验室研制的Sensor Webs就是为将来的火星探测、选定着陆场地等需求进行技术准备的。现在该项目已在佛罗里达宇航中心的环境监测项目中进行测试和完善。

图18:美国宇航局的空间探索计划中无线传感器网络的应用模式示意图
       21世纪是人类深入开发利用海洋资源的世纪,海洋物理研究、数据采集、交通导航、资源勘探、污染监控、灾难预防,以及对水下军事目标的监测、定位、跟踪与分类等,都迫切需要高度智能化、自主性强、分布式、全天候的信息采集、传输、处理及融合技术。印度洋海啸之后,全球领导人在印尼雅加达举行峰会,议程的首要事务就是计划在印度洋构建传感器网络,以便对未来的海底地震做出预警。
       针对这些要求,基于多传感器的水下分布式信息采集、网络通信、信息处理技术得到国家广泛关注,并随着近些年通信技术、DSP技术、MEMS传感器技术等相关领域的迅猛发展,成为我国国民经济及军事国防领域一项亟待研究开发的重要课题。
图19:水下无线传感器网络技术示意图
        根据目前欧美各国在研项目的文献资料,可以大致将水下传感器网络的组成结构可分为以下几类:
(1) 基于水面浮标的(射频+水声通信)可任意升降的三维立体水下传感器网络系统。优点:布放比较容易,可利用太阳能、GPS以及水面上的无线通信,回避、降低了水下通信的困难。缺点:阻碍航道,易被发现破坏,容易随波逐流,位置不能固定。
(2) 由固定在海底基站的节点构成的,可任意升降的三维立体网络系统。通过光缆或声通信与水面网关、节点联结,将数据传输至基站。优点:不会影响航行。缺点:维护不容易。
(3) 基于水面浮标节点 (射频+水声通信)、水中自主航行器(水声通信)和水底固定节点(水声通信)的三维立体系统。优点:覆盖全面,配置灵活,功能强大。缺点:系统复杂,成本高。
与地面无线传感器网络相比,水下传感器网络仍然存在着诸多困难:如有效带宽非常有限、水下信道非常恶劣等等,在这个领域还有许多的困难需要解决。
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