电路和无线传感系统

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无线传感器网络(WSN)的概念出现在过去的十年中,与各种各样的应用程序。设想,无处不在的传感和通信设备很快就会融入我们的日常生活,提供信息,方便我们在需要时随时随地。然而,到目前为止,我们还没有看到大规模采用这样的应用程序,主要是由于缺乏可行的无线传感设备,以及分散的数据存储、计算和网络基础设施。

人工智能领域的最新进展、大数据、云计算,以及并发的尝试在低功耗无线网络和安全标准化,是商业化的WSN应用铺平了道路。商业生态系统越来越到位,基础设施变得成熟,挑战在于研究和开发低成本、小型化、和自我维持的电路和系统,实现传感和无线通信功能在WSN景观未来至关重要。

在这个特殊的问题,最新研究成果提出了电路和无线传感系统。10个研究论文发表在这个问题,涵盖各种话题包括MAC和无线传感器网络路由协议,集成电路,为无线传感器和设备,以及完整的无线传感器系统对真实世界的应用程序。这些论文的重点进行了总结如下。

“一个5 V - 3.3 V CMOS线性调节器与三输出不依赖于温度的参考电压”S.-F。Wang Ming气科技大学、台湾、提出了一种无线传感器节点的电源管理构建块。0.18线性调节器的设计和实现μm CMOS技术实现了不到2.153%的电压变化在温度范围从−40°C到120°C之间有一个广泛的输出电流0和200 mA。这个监管机构尤其适合提供稳定的电力供应低成本、小型和集成无线传感器节点。

无线传感器节点的另一个电路构建块是由y张等人在他们的论文中“2 gsp时,8位折叠插值ADC和前景在90纳米CMOS技术校准。”与低功耗、低数据速率无线传感应用,无线安全监控应用程序需要大型数据吞吐量,这反过来需要高速数据转换器。在本文中,一个8位折叠和插值(f i)模拟-数字转换器(ADC)用90纳米CMOS技术设计。这ADC实现2 GS / s采样率,45.93 dB single-to-noise和变形(SNDR),和210 mW电力消费低于1.2 V供应。前景digital-assisted校准技术是实现正确转换误差引起的电路补偿。

尽管CMOS技术被广泛用于小型电路实现无线传感器节点,其他集成电路技术正在迅速发展,由CMOS提供所不具有的独特功能。氮化摘要“高频InGaAs MOSFET侧壁设计低功耗应用”由j . Mo et al ., InGaAs晶体管已经报道了高频率、低功耗应用,如无线传感器网络的无线收发器。介绍一种新型晶体管、氮化设计与边墙实现较低的泄漏电流和寄生电容,对低功耗无线传感应用至关重要。

随着集成电路技术大大减少的大小由更高级的紧凑的集成电路,天线继续主导整个无线传感器节点的形状。为了解决这个问题,一个紧凑的天线设计是由x陈等人在他们的论文中“设计一个紧凑的超宽频天线三切口乐队使用非均匀宽槽。“当超宽频系统用于无线传感(UWB)应用程序,因为宽的带宽,他们受到来自其他窄带系统的干扰包括WLAN (5.15 -5.825 GHz), WiMAX (3.3 -3.7 GHz),和ITU x波段卫星(8.025 -8.4 GHz)。紧凑的天线提出了四分之一波长非均匀宽度的利用两双槽工作嵌入到辐射贴片和地面飞机实现三级在这些干扰频率,因此提高超宽频无线传感器网络的鲁棒性。

另一个宽带无线电接收机的干扰抑制技术是由k应等人从埃因霍温科技大学,荷兰。在他们的论文“基于非线性传递函数为宽带干扰抑制接收机,“典型的无线电接收机的非线性特性是利用来提高,而不是降低,接收机的干扰抑制。一种自适应非线性传递函数被用来实现干扰抑制射频阶段(接近接收机的输入),可以减少电力消耗的第二阶段的接收器,包括ADC。使用这种技术,健壮和节能无线传感器网络可以建立沟通渠道。

无线传感器网络的能源消耗不仅是由电子的功耗,但也影响了通信协议。大量的研究已经进行有效通信的无线传感器网络MAC和路由算法。在“AH-MAC:自适应分层为低速率无线传感器网络MAC协议的应用程序,“人工智能Al-Sulaifanie等人提出一种自适应分层MAC协议的跨层优化低和大规模的无线传感器网络。它结合了内部LEACH和IEEE 802.15.4和提供服务的优势实现能源效率、self-configurability,可伸缩性和自愈。AH-MAC协议是声称实现8倍更好的能源效率的同时提高吞吐量比LEACH协议。

y的路由算法,陈等人报告一生优化算法在报纸上“一生优化算法限制数据传输延迟和啤酒花为移动Sink-Based无线传感器网络。“3其他算法相比该算法(MCP_RAND、MCP_GMRE EASR),证明提高网络寿命和降低平均数量的节点丢弃数据和无线传感器节点的平均能量消耗。

另一个路由算法是在基于“平衡传输轨迹均匀的无线传感器网络移动水槽”m·阿克巴et al。再次使用基于移动水槽的路由策略,本文提出了两个方案,数据采集在无线传感器网络中,一个移动水槽(RMS)的随机运动和其他运动(DMS)定义的。结果表明RMS执行比DMS的数据收集从密集的地区,之后剩下的,同时,在稳定性方面,DMS轨迹显示了更好的性能。

摘要“Affine-Invariant几何Constraints-Based高精度同步定位和映射”由g .华和x Tan强调感知周围环境使用图像传感器和计算机视觉算法。新外貌loop-closure检测方法为在线增量同步定位和映射(大满贯)使用affine-invariant-based提出了几何约束。利用这种技术,可以使用2 d图像而不是3 d图形,并实现更好的性能相比,传统的基于bag-of-words大满贯的方法。

最后但并非最不重要的,一个完整的物联网(物联网)食品安全解决方案跟踪关注有机磷化合物检测提出了“手机高灵敏度场上有机磷化合物IoT-Based食品安全跟踪检测系统”由h·金等。它由一个定制的传感器前端芯片、led光源,低功耗无线链接,和硬币电池以及样品持有人包装回收格式。android应用程序提出使计通过互联网访问。高灵敏度是通过这有机磷化合物检测系统与商业分光光度计。

是激动人心的礼物这个特殊的问题收集最新进展在电路和系统中无线传感技术的应用。我们希望该文章发表在这个问题将促进讨论和激发创新学院和行业。

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