国外研发无源无线纳米传感器收集数据

RUDN大学的数学家开发了一种从无源无线纳米传感器收集数据的新方法。这些装置测量物体的参数并将其转换成信号,使用微型纳米元素来进行测量。

  据外媒报道,RUDN大学的数学家开发了一种从无源无线纳米传感器收集数据的新方法。这些装置测量物体的参数并将其转换成信号,使用微型纳米元素来进行测量。数学家用无人驾驶飞机制造的网关模拟了一个实验,结果表明,与此类网关的集成可以通过灵活而动态的无人机路线为发射机提供便捷的无线电力传输,并能毫无阻碍地收集信息。该文章发表在《计算机通信》杂志上。

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  无源纳米传感器可在多种情况下使用:从监视身体状态到研究土壤、空气或管道、水坝或或堤坝等物体。但是这些传感器的功能有限,因为它们没有电池和处理器。为了给传感器提供足够的能量,需要可以执行此任务的机制。另外,还需要用于从传感器收集数据的设备。RUDN大学的数学家Rustam Pirmagomedov和Mikhail Blinnikov建议使用基于无人驾驶飞机的纳米网关将收集到的信息传输给他们,并提供对被观测物体的连续在线监视。

  纳米传感器由几个部分组成:纳米节点(传感器)、纳米路由器和纳米/微网关。纳米节点使用辐射纳米路由器的电磁波收集数据,并将这些电磁波转换为运行所需的能量。

  纳米路由器从传感器读取信息,微网关负责获取数据。石墨烯天线提供无线网络,能够在太赫兹波段发射和接收辐射。

  RUDN大学的数学家在500*500米的条件场上用模拟器进行了模拟,用于在预定位置或以随机顺序安装传感器的飞机。第一种选择需要更长的时间,但需要较少的传感器来覆盖该区域。第二种选择更快,但它需要更多的传感器,并且数据收集方案可能变得异构。

  这些网关被有条件地集成到飞过磁场、发射电磁波和从传感器收集信息的设备中。每个传感器在其平方米上测量环境的温度、湿度、pH值。RUDN大学的数学家们考虑了0.1到0.15太赫兹的载波频率,计算了传感器接收能量的时间以及无人机在不同速度和不同电磁辐射半径下的数据传输时间。

  在最小辐射半径为0.6 m且无人机最低速度为1 m / s的情况下,无人机服务1公顷的时间约为2.5秒。随着速度的增加或半径0.2 m / s的每次扩展,无人机的操作时间会减少。在高速下,传感器没有时间存储能量,而半径的扩展减少了天线增益并减少了传输到传感器的能量,因此,无人机的运行速度取决于其飞行速度和电磁辐射的半径。

  因此,使用基于无人飞机的纳米网关是可能的。这比地面网关更具优势,后者无法根据障碍物移动或选择便捷的路线。

  由于无源无线纳米传感器网络和无人机的集成已经显示出积极的成果,鲁登大学的数学家将继续研究其能力。在不久的将来,研究人员计划模拟传感器和网关的联合工作,同时考虑到天气条件和无人机可能遇到的障碍。该领域专家的调查对于环境控制领域的发展具有重要意义。

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