• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Andra
    Matematiker föreslår ny design för trådlösa nanosensoriska nätverk

    Kredit:RUDN University

    RUDN-universitetets matematiker har utvecklat en ny metod för att samla in data från passiva trådlösa nanosensorer. Dessa enheter mäter parametrarna för objekt och omvandlar dem till en signal. De använder mikroskopiska nanoelement och har inget inbyggt batteripaket. Matematiker har modellerat ett experiment med gateways, som är gjorda på basis av obemannade flygplan. Den visade att integration med sådana gateways kunde ge bekväm trådlös kraftöverföring till sändaren och obehindrad informationsinsamling genom flexibla och dynamiska drönarvägar. Artikeln är publicerad i tidskriften Computer Communications.

    Passiva nanosensorer kan vara användbara i en mängd olika situationer:från att övervaka kroppens tillstånd till att studera jorden, luft eller föremål som rörledningar, dammar, eller vallar. Men kapaciteten hos dessa sensorer är begränsade, eftersom de inte har batterier och processorer. För att förse sensorerna med tillräcklig energi, vi behöver mekanismer som kan utföra denna uppgift. Dessutom, enheter för att samla in data från sensorer behövs. RUDN universitetets matematiker, Rustam Pirmagomedov och Mikhail Binnikov, föreslagit att använda nanogateways baserade på obemannade flygplan för att överföra den insamlade informationen till dem och för att tillhandahålla kontinuerlig onlineövervakning av observerade objekt.

    Nanosensorerna består av flera delar:nano-noder (sensorer), nano-routrar och nano/microgateways. Nano-noder samlar in data med hjälp av elektromagnetiska vågor som utstrålar nanoroutrar och omvandlar även dessa vågor till energi för drift.

    Nano-routrar läser information från sensorer och mikrogateways ansvarar för att få data. Ett trådlöst nätverk tillhandahålls av grafenantenner, som kan sända och ta emot strålning i THz-bandet.

    RUDN-universitetets matematiker genomförde en simulering med en simulator på ett villkorligt fält på 500*500 meter. Flygplanet som används för installation av sensorer på förutbestämda punkter eller i slumpmässig ordning. Det första alternativet tar längre tid men kräver färre sensorer för att täcka fältet. Det andra alternativet är snabbare, men det kräver fler sensorer, och datainsamlingsschemat kan bli heterogent.

    Portarna var villkorligt integrerade i enheter som flög över fältet, emitterade elektromagnetiska vågor och samlat in information från sensorer. Varje sensor mätte temperaturen, fuktighet, pH i miljön på dess kvadratmeter. RUDN University matematiker ansåg bärvågsfrekvenser från 0,1 till 0,15 THz, beräknat tiden för mottagning av energi av sensorer och tidpunkten för dataöverföring vid olika hastigheter av drönare och olika radier av elektromagnetisk strålning.

    Med den minsta strålningsradien på 0,6 m och drönarens lägsta hastighet 1 m/sek, drönarens tid för att serva 1 hektar var cirka 2,5 sekunder. Med en hastighetsökning eller med varje förlängning i radien av 0,2 m/s, drönarens drifttid minskade. I höga hastigheter, sensorerna hade inte tid att lagra energi, och en förlängning av radien minskade antennförstärkningen och minskade mängden energi som överförs till sensorerna. Så, drönarnas operationshastighet berodde på hastigheten på deras flygning och radien för elektromagnetisk strålning.

    Således, användningen av nano-gateways baserade på obemannade flygplan var möjlig. Detta ger fördelar jämfört med markportar, som inte kan flytta eller välja bekväma vägar beroende på hindren i vägen.

    Sedan integrationen av passiva trådlösa nanosensornätverk och drönare har visat positiva resultat, RUDN University matematiker kommer att fortsätta att studera dess förmåga. Inom en snar framtid planerar forskare en simulering av gemensamt arbete av sensorer och gateways med hänsyn till väderförhållanden och möjliga hinder för drönaren. Nanoteknik utökar omfattningen av sådana nätverk ytterligare där det är obekvämt eller farligt för en person att arbeta – i stora områden, i katastrofområden eller svåråtkomliga platser. Därför, undersökningar av specialister inom detta område är viktiga för utvecklingen av de sfärer där miljökontroll är viktigt.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com