[00823135]基于认知的无线传感器网络在工业信息化中的关键技术与核心系统

项目属无线通信技术领域。解决了现存工业信息化监控系统中由频谱资源稀缺，传感器节点能量容量有限，网络节点数据缓冲区小，分布范围大、数量多等网络特性引起的众多技术难题。项目围绕工业信息化国家重大需求，结合无锡儒安科技有限公司研发的CitySee无线传感器网络系统与上海高清数字科技产业有限公司的芯片产品、提出利用Wi-Fi技术与俱备认知能力的无线传感器网络进行生产过程的监控。产品已成功应用在国内多家制造业企业。项目在“863”、国家自然科学基金等重点项目支持下，率先开展了无线传感器网络在工业信息化中的关键技术研究；在认知无线电、网络路径搜索、数据分级、OFDM同步等核心技术上取得突破，产出一系列具有国际水平的技术与装备，主要发明和创新如下：1．针对传感器网络频谱资源稀缺，发明了基于Wi-Fi的认知无线传感器网络系统，传感器节点作为次级用户动态接入工作在Wi-Fi频段的主用户空闲频谱，提高了频谱利用率。针对传感器节点数据缓冲区和能量容量小的限制，提出了基于数据和能量饱和度的调度算法，与主流调度算法CrankShart相比，改善了由数据堆栈溢出引起的丢包率以及网络生命周期。2．针对工业监控中数据冗余度及对特定数据延时要求高、数据重要性级别动态变化的特点，提出了数据分级算法，根据节点接收与呆集到的后验概率与预设的先验概率不断更新接收到数据的数值概率期望，对比接收到的数据与期望，差距越大冗余度越低，这类数据信息量更大，优先传送；节点对收集数据重要程度学习认知，满足各级数据延时标准。3．针对移动传感器网络中，节点拓扑变化迅速，发明了移动传感器网络的路径搜索机制，与现有搜索算法如DSDV和AODV等相比，不需全部路径信息就可建立路径，可适应快速节点拓扑变更；局部路径维护开销小；定时优化维护现有路径，平衡节点吞吐量，减少跳数；传输路径近似最优，丢包率、能耗低。4．针对OFDM系统对同步小偏差敏感，发明了一种OFDM同步训练序列的生成方法以及基于该序列的同步方法，应用于该项目底层OFDM传输技术中。解决了现有同步方法在计算复杂度等方面的不足，具有计算复杂度较低，频偏估计范围较大，符号定时及频率同步准确等优点。项目完成单位为国内制造业生产信息化做出突出贡献，已经成功应用于长春一汽四环变速箱汽车零件有限责任公司、蓬莱博泰汽车底盘有限责任公司、飞天联合(北京)信息技术有限公司等多家制造业企业生产中，长春一汽集团所有重型卡车均应用过前两家公司的配件，如一汽解放货车奥威系列等；后者为航空工业提供高品质的通信信息产品，该项目极大地辅助了企业产品的生产配送。3年来项目为完成单位新增销售收入2973.00万，新增税收172.14万元。授权国外发明专利4项，发表SCI检索的国际期刊论文27篇，他引94次，发表论文63篇。