[00956204]基于分布式远程控制的移动传感网理论及应用

该项目属于仪器科学与技术领域中传感器网络的范畴。移动传感网，也称主动式无线传感器网络，是由具有机动能力的增强型节点组成的一种特殊的无线传感器网络。这种新型的分布式测控系统是无线传感器网络和分布式机器人的结合体，可以实现自部署、自修复等独特的网络功能。移动传感网主要用于一些人员难以接近或进入的危险紧急场合的现场环境信息采集，比如建筑物失火、有害化学品泄漏以及恐怖袭击现场等。某些现场环境虽然不具有危险性，但由于地形和空间等限制，人和大型设备也难以接近或进入，现场环境状况很难获知。类似情况下，移动传感网相对于传统无线传感网具有明显优势。在国家自然科学基金和国家863计划等的支持下，该项目提出了移动传感网的概念和理论体系，突破了移动传感网的节点及系统设计、分布式远程控制、支撑系统设计等关键技术，解决了传统静态无线传感器网络在非友好环境中部署、实施与维护困难的问题，对于及时应对突发事件与灾害具有重要作用。具体研究内容如下：1.将无线传感器网络与分布式机器人技术相结合，面向各种应用场合提出了轮式、多关节链式和仿生弹跳式移动节点及系统的设计方法，为传统无线传感器网络带来了可控的机动能力。2.研究了未知环境中移动传感网的分布式协作控制方法，提出了一种移动节点自部署算法，利用移动节点的机动能力来自主实现工作现场的网络部署与网络覆盖，解决了非友好环境中人工部署和机械运载部署节点困难的问题。3.研究了移动传感网的人机交互问题，提出了一种基于虚拟环境建模的移动传感网遥操作方法和便携式用户接口设计方法，减小了远程控制和操作移动节点过程中通信时延的不利影响，提高了用户与网络交互过程中的灵活性与机动性。4.研究了移动传感网的支撑系统设计，提出了一种基于2D非线性系统的海量信息存储方法和一种微位移的光学测试方法，在移动节点快速数据处理和辅助定位中发挥了重要作用。5.研制了移动传感网节点，多接口网关以及便携式用户终端，并以此组建了移动传感网演示系统，验证了系统功能。该项目通过近五年的研究，不仅在移动传感网的理论和方法研究上取得了重要成果，对于仪器科学与技术学科具有重要的学术价值，而且在无线传感器网络的应用上有重要创新，在面向非友好环境的网络监控领域具有广阔的应用前景，相关成果已在危险品检测、公共设施监控和大型场馆安保等公共安全领域得到了成功应用。该项目共发表重要论文31篇，其中国际期刊论文14篇，国内期刊论文11篇，国际会议论文6篇，并受邀在国际会议上做大会报告一次。根据2011年6月27日教育部科技查新工作站的检索结果，上述论文被SCI收录14篇、EI收录23篇，被SCI引用42篇次，他引37篇次。根据2011年7月2日Google学术搜索的检索结果，上述论文被引用257篇次，他引240篇次，单篇最高他引129篇次。该项目申请专利20项，获授权发明专利9项，实用新型专利1项。