无线传感器网络技术地面环境遥感应用

无线传感器网络技术是遥感技术的一部分, 是对传统遥感的拓展。首先介绍自主研发的无线传感器网络技术, 它可以实现实时数据传输与显示, 成为野外台站数据获取及预警分析的重要支撑。建议在地球观测领域大力发展无线传感器网络技术。最后介绍了无线传感器网络技术在南极环境监测、农村蔬菜生产环境监测的应用范例。     

水下无线传感器网络定位技术研究进展

水下无线传感器网络和浮标网络定位技术是当今海洋测绘领域的新技术。浮标网络定位技术结合了全球定位系统和水声测量定位技术,可有效地为水下目标进行定位和导航。水下无线传感器网络由大量廉价微型传感器节点组成,可用于实时监测海洋环境的变化、节点定位、水下目标定位和导航等。详细分析了浮标网络定位技术的不足,介绍了水下无线传感器网络,深入剖析了水下无线传感器网络定位技术的发展现状,指出了需要解决的技术难题,为水下无线传感器网络的后续研究提供参考。     

环境监测中无线传感器网络地面遥感新技术

最近国际上蓬勃发展起来一个新交叉科学领域——无线传感器网络技术。本文首先介绍了无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）技术,它是遥感技术的拓展而且两者互为支撑。然后介绍了无线传感器网络技术的潜在应用领域及其在地学应用中的国际发展趋势,提出了无线传感器网络技术应用到环境领域的基本问题,建议在地球观测领域发展无线传感器网络技术。最后介绍了无线传感器网络技术在环境监测中的几个设想。     

基于TinyOS的传感器驱动分析

无线传感器网络在变形监测方面有着广阔的应用前景,而要实现传感器节点的数据采集功能,首先需为各种传感器或者传感器板编写驱动程序。结合专为无线传感器网络设计的嵌入式操作系统TinyOS,对CrossBow公司生产的MTS400传感板的驱动的实现进行分析,可为编写TinyOS下各种新的传感器的驱动程序提供参考。     

北斗／WSN网络的融合定位算法

通过对传统的无线传感器网络RSSI定位算法的研究,分析了其定位精度差,响应速度慢等特点,结合北斗定位系统的优点,提出了一种传统无线传感器定位与北斗导航定位相融合的算法,通过卡尔曼滤波,将两种算法的数据进行融合,得到了新的融合定位算法。通过仿真分析可得,新的融合算法在定位精度和收敛速度上,相较于传统单一的无线传感器网络节点定位算法都有了相应的提高,通过对这一算法的仿真,仿真结果说明该算法切实可行。      

一种基于大数据理念的WSN系统模型

无线传感器网络与大数据相结合,对未来实现人工智能具有重要意义。本文以WSN系统模型的架构为脉络,有重点阐述了WSN的底层配置(节点选取与布设等)、网络结构及传输功能。并在此基础上,结合大数据的思想,提出了节点配置多种类型传感器的要求和更加适应传感器网络节能需求的传输运行方法,即使用Hadoop对传输数据进行分布式存储和MAP\REDUCE运算,以整合全网资源,解决过大数据包的传输受限问题。     

基于物联网/RS集成的环境监测研究

提出一种利用物联网的无线传感器网络技术辅助遥感解译的环境监测方法。该方法通过集成无线传感器网络技术和卫星遥感技术,充分发挥无线传感器网络获取局部地面信息翔实性和遥感技术大面积获取环境信息方便性的优势互补,为环境监测以及环境保护提供数据决策支持。文章着重探讨了基于Zigbee的无线传感器网络与远距离的GPRS结合实现远程辅助遥感解译的环境监测方法,具有广阔的应用前景。     

无线传感器网络技术环境应用进展

过去10年来,无线传感器网络迅速发展成一门应用技术。它是遥感技术的扩展。文章介绍近年无线传感器网络技术在环境应用中的进展。主要包括无线传感器网络技术在全球变化和生态研究、土壤环境、空气质量、水环境及水文、精准农业等领域的监测以及在目标跟踪方面的进展。总结无线传感器网络技术发展过程中的主要挑战,并对其未来环境应用中的重点发展方向进行了展望。     

GNSS天线阵列接收机与无线传感器网络在灾害监测中的集成方法研究

主要讨论如何将GPS、GLONASS和Galileo系统集成到天线阵列接收机中,如何与无线传感器网络集成,实现数据传输的自动化,并利用无线传感器网络自组网、自适应等特点,实现节点定位,将GNSS天线阵列接收机的几何监测功能与传感器的物理监测功能结合起来,实现地面/地下、几何/物理的三维立体自动化监测。     

能量有效的无线传感器网络安全拓扑控制协议

节能和安全是无线传感器网络应用中的一对矛盾需求,为调和这对矛盾,提出了一种能量有效的无线传感器网络安全拓扑控制协议(energy-efficient secure topology control protocol,ESTCP).ESTCP首先根据节点地理位置形成结构化的网格拓扑;其次,通过单向哈希密钥链技术和对称密钥认证技术控制新节点在不同情形下的安全加入,通过新节点间形成临时簇减少因认证新节点带来的能量损耗.分析和仿真表明,ES-TCP在较少的资源开销下有效保证了拓扑控制的安全性.     

基于无线传感器网络的室内定位研究

分析了以接收信号强度为基础的三边测量法和场景分析法两类无线室内定位算法的基本原理,利用无线传感器网络节点在实际的室内环境中对这两类算法进行了测试并对它们的定位精度进行了分析和对比。     

考虑障碍物的RSSI室内定位传感器多目标优化

针对目前无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）部署时,障碍物影响WSN优化部署的问题,以接收信号强度指示传感器室内定位应用为例,提出了一种考虑障碍物的无线传感器多目标优化部署方法。首先,基于室内定位算法原理和传感器覆盖模型,给出了在室内定位场景下WSN有效覆盖率的概念和信标节点部署模型。然后,在分析障碍物感知模型和信标节点部署策略的基础上,提出了考虑障碍物的传感器部署多目标优化模型。最后,以第三代非支配排序遗传算法为基础设计优化模型求解算法,数值仿真结果与正三角形、正方形、正六边形均匀部署,以及没有考虑障碍物的优化部署（进化1 000代,传感器个数为36）结果进行对比,结果表明所提方法的WSN有效覆盖率分别提高了52.7%、112.1%、16.6%和9.62%。     

使用双基站无线传感器网络进行电网连续灾害追踪与预警研究

为应对山火、泥石流和洪涝灾害等连续大面积灾害性事件,针对无线传感器网络应用中资源受限以及通信量大等特点,从工程设计角度出发提出了一个基于动态、静态双基站的无线传感器网络体系结构,设计了一种用于准确跟踪连续灾害对象的DCDT算法.仿真结果表明,该网络体系结构比传统的单基站网络架构更易于延长无线传感器网络的使用寿命,对于电网灾害追踪与预警有很好的应用意义.     

基于多项式异构无线传感器网络密钥预分配方案

针对现有随机密钥预分配方案中不同节点间能够建立相同共享密钥的不足,提出了一种基于多项式的异构无线传感器网络密钥预分配方案.从网络连通性、节点内存需求和安全性等方面对方案进行性能评价和模拟仿真.结果表明,本方案能够有效地提高网络的连通性,减小节点所需的存储空间,并增强网络抗攻击能力.     

利用GNSS天线阵列与无线传感器网络的变形分析与预报系统研制

将GNSS天线阵列技术与无线传感器技术结合起来应用于变形监测,不仅实现了无人值守和自动化监测,还解决了系统传输距离受限、运行成本过高的问题。探讨了GNSS天线阵列接收机与无线传感器网络在变形监测数据采集中的集成方法,建立两者集成的物理模型,开发了一种变形分析与预报系统,并利用实测数据对该系统进行测试。     

多传感器集成的体视化形变监测模型研究

采用地面合成孔径雷达干涉测量(GB-SAR)、三维激光扫描、数码相机、GNSS和无线传感器网络等多种传感器集成技术,设计集成角反射器、紧凑有源转发器、GNSS接收机天线和物理传感器的专用目标特征点装置,将其布设在监测对象表面,自动获取监测对象的空间信息和内部物理状态信息,对GB-SAR雷达干涉测量数据算法进行探讨,在此基础上研究地基雷达干涉影像,将监测对象表面三维模型和内部物理状态模型进行融合,建立体视化形变监测模型的算法,从而实现在模型上对任意兴趣点形变信息进行自动提取和分析。     

基于Web目录服务的地学传感器观测服务注册和搜索

在分布式异构网络环境下,如何根据时间、空间和尺度等因子发现地学传感器和聚集传感器观测数据已成为自适应地球观测和空间信息服务中需要解决的问题.本文提出集成OGC的目录服务和传感器观测服务的地学传感器数据的访问方法和体系架构,包含分布式地学观测服务、基于ebRIM的目录服务、SOS注册与搜索服务中间件和地学传感器门户4个部件;深入探讨了观测数据注册的流程、观测能力注册的更新、目录服务中海量历史观测数据的管理和可视化搜索等实现技术;最后,基于传感器观测服务和目录服务标准,设计和实现了服务注册原型,并用E0-1的高光谱观测数据验证了服务原型的可行性,能够有效解决传感器观测服务、观测能力和观测结果的注册、管理和搜索.     

遥感科学与技术中的一些前沿问题

将人不可及的观测统称为遥感,使地面传感器成为遥感的一部分.提出遥感科学与技术的基本内容,包括传感器研制、遥感数据获取、数据处理、信息提取和应用5个部分.其理论基础是辐射传输过程模拟与反演,贯穿于各个组成部分.数据的可视化及传输发布存在于从数据获取到应用的各个环节.遥感科学与技术正处于快速发展时期,各个方面都有前沿问题.辐射传输理论中的尺度和多角度问题,地形对辐射和图像几何影响及相应的多源多时相数据的匹配问题,遥感信息提取中自动化和目视解译的结合以及信息提取新策略问题,遥感与基于过程模拟的气候一水文-生态模式相结合的四维数据同化技术等是当前遥感科学与技术发展中的重要学科前沿.四维数据同化技术是突破遥感瞬时信息获取、实现图像与机理模型有机结合、改善自身数据产品质量和促进地学大范围模拟准确性的重要发展方向,能增强遥感对全球变化科学的贡献.     

遥感科学与技术中的一些前沿问题

将人不可及的观测统称为遥感,使地面传感器成为遥感的一部分.提出遥感科学与技术的基本内容,包括传感器研制、遥感数据获取、数据处理、信息提取和应用5个部分.其理论基础是辐射传输过程模拟与反演,贯穿于各个组成部分.数据的可视化及传输发布存在于从数据获取到应用的各个环节.遥感科学与技术正处于快速发展时期,各个方面都有前沿问题.辐射传输理论中的尺度和多角度问题,地形对辐射和图像几何影响及相应的多源多时相数据的匹配问题,遥感信息提取中自动化和目视解译的结合以及信息提取新策略问题,遥感与基于过程模拟的气候一水文-生态模式相结合的四维数据同化技术等是当前遥感科学与技术发展中的重要学科前沿.四维数据同化技术是突破遥感瞬时信息获取、实现图像与机理模型有机结合、改善自身数据产品质量和促进地学大范围模拟准确性的重要发展方向,能增强遥感对全球变化科学的贡献.     

联合HJ-1/CCD和Landsat8/OLI数据反演黑河中游叶面积指数

目前制约30 m分辨率地表参数遥感提取的主要因素是有限的观测个数,而联合多传感器观测是提高单位时间观测频次的一个有效途径。本文以黑河中游为研究区,利用HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI传感器构建多传感器观测数据集。对多传感器观测数据集在观测周期内的有效观测个数、观测角度和双向反射分布函数BRDF分布特征、以及经过预处理后的多传感器数据一致性等问题进行分析。不同传感器观测数据质量差异是多传感器联合反演的主要问题,因此本文首先制定了多传感器数据质量控制方案,然后利用统一模型查找表反演单传感器叶面积指数LAI结果,对10天观测周期内经过质量筛选的单传感器反演结果采用平均方法合成LAI产品。结果表明,LAI有效反演像元占总反演像元比例由单传感器的6.4%—49.7%提高到多传感器的75.9%。利用地面测量数据进行验证分析,LAI反演结果与地面实测数据的均方根误差RMSE均值为0.71。利用30 m分辨率的HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI传感器数据可以生产精度可信、时间分辨率连续的LAI产品。