摘要：为了揭示电磁波信号在农田土壤中的传输特性、科学部署传感器节点,以关中地区农田土壤为研究对象,采用模块化设计思想,将传感器、无线数传、处理器和能量供应等模块集于一体,设计了无线地下传感器网络(Wireless underground sensor networks,WUSN)节点和汇聚节点。采用单因素试验方法,分析了土壤含水率、WUSN节点埋深、节点间水平距离对WUSN节点信号传输的影响,建立了接收信号强度和误码率预测模型。结果表明,当WUSN节点信号在地下垂直方向上传输时,土壤含水率增加2.5个百分点,接收信号强度降低4~6 dBm,通信误码率增加3~5个百分点;WUSN节点埋深增加5 cm,接收信号强度降低3~5 dBm,通信误码率增加3~4.5个百分点。当WUSN节点信号在地下水平方向上传输时,土壤含水率增加2.5个百分点,接收信号强度降低5~7 dBm,通信误码率增加4~5个百分点;节点间水平距离在10~90 cm范围内,节点间水平距离增加10 cm,接收信号强度降低6~8 dBm,通信误码率增加6.5~8个百分点;节点间水平距离在90~190 cm范围内,节点间水平距离增加10 cm,接收信号强度降低约1 dBm,通信误码率增加1~1.5个百分点。WUSN节点信号在垂直、水平两种传输方向上误码率和接收信号强度预测模型拟合优度R^(2)最高为0.982,均方根误差RMSE为1.7%,拟合优度R^(2)最低为0.942,均方根误差RMSE为5.136 dBm。WUSN节点信号在土壤中传输受到土壤含水率、WUSN节点埋深和节点间水平距离的严重影响。

摘要：无线地下传感器网络是一种传感器节点埋藏于土壤里的传感器网络,应用于足球场、高尔夫球场等体育场馆中,可有效协助场馆管理人员维护草皮状况。由于目前体育场馆内的草皮维护仍处于人工状态,草皮维护费时费力,为了改善这一状况,适应未来发展需求,提出了一种无线地下传感器网络,设计了网络体系结构,并利用NS2网络仿真平台对该网络的性能进行了仿真测试。结果表明,无线地下传感器网络在体育场馆中具有较强的可用性,网络性能可满足应用需求。

摘要：无线地下传感器网络主要应用于地质信息的实时探测,分为地下传感节点和地上接收节点,可以实时地将探测数据传输至网络系统。但其生命周期受电池能量约束,为延长节点的工作时间,增加无线地下传感器网络的使用寿命,研究具有通信约束的无线地下传感器网络最佳工作频率选择方法。参考无线地下传感器网络工作模式,划分其节点功能能耗分布模块,给定影响模块的能耗参数。采用离散向量构建参照矩阵,基于网络节点运行情况获取相对位置。以通信约束条件量化网络节点分布区间,建立节点运行线性数学模型,预测无线地下传感器网络运行负载。通过波束成形技术转换能量信号,判断上行与下行能量传输协议,选择无线地下传感器网络节点的最佳工作频率,实现方法设计。实验结果表明:在本文方法下能够快速选择出节点的工作频率,且在不同的噪声条件下可以保证设定的数据吞吐量,具有应用价值。

摘要：在研究无线地下传感器网络(wireless underground sensor networks,WUSN)技术应用于农业灌溉时,利用嵌入式处理器和射频模块开发设计了无线地下传感器网络节点和汇聚节点。WUSN节点由传感器、处理器、无线通信和能量供应模块组成,处理器采用MSP430单片机,射频模块采用433MHz频率的H8410通信模块,汇聚节点由RF收发模块、核心控制电路、信息处理、数据存储、液晶显示和电源等部分组成。WUSN节点采集土壤水分信息,并发送给汇聚节点,实现对信息的汇总、分析、处理、存储、显示和传输。对不同的土壤含水率进行试验,得出节点低含水率下无线电信号的路径损耗和误码率最小。同时,通过节点埋藏深度的改变对信号衰减的影响,得出有效传输的最佳WUSN节点埋藏深度。无线地下传感器网络节点的设计在农业信息采集、灌溉等方面具有广阔应用前景。

摘要：无线磁感应通信通过准静态磁场耦合的方式实现数据传输,可以克服传统电磁波无线通信在地下环境中信道不稳定、天线尺寸大等问题,更适用于无线地下传感器网络。针对无线地下传感网络的应用需求,本文建立了基于收发线圈的磁感应耦合式无线通信模型,分析了发射磁场的分布特点,设计了无线地下磁感应通信系统,搭建了实验测试平台。实验结果表明,该系统在地下环境中可以实现短距离的无线数据传输,通过增大收发线圈的半径和增加匝数可以延长通信距离,改善系统通信性能,为无线地下传感网络的应用提供参考。

摘要：针对无线地下传感器网WUSN(Wireless Underground Sensor Network)中的信道高路径损耗、信道条件动态变化大和天线尺寸过大等问题,提出一种基于磁感应技术的WUSN收发节点的硬件设计方案。设计了通信系统节点的硬件结构,以及包括天线发射电路、接收电路、程控放大电路和高速A/D采样电路的收发器外围电路,搭建了收发通信和性能测试平台。实验结果表明:经FIR滤波器和希尔伯特检波后低频干扰被滤除,降低了误包率,硬件节点满足要求,验证了设计的可行性和可靠性。

摘要：针对复杂的地下环境中磁感应技术信道路径损耗较大的问题,构建了磁感应技术信道通信带宽模型,设计了地下无线磁感应多耦合收发线圈通信系统,在中心频率下,使得磁感应通信系统的收发线圈和中继线圈均处于谐振状态,搭建了实验仿真平台,实验测试结果表明,该系统引入收发线圈能够有效解决信道路径损耗较大的问题,有效延长无线通信距离,为无线地下传感器网络的应用提供重要参考。

摘要：针对传统地下无线磁感应通信系统信道路径损耗较大,无法满足无线地下传感器网络较远距离的实际通信需求的问题,建立了基于磁感应波导技术的磁感应通信系统模型,分析了中继波导线圈偏离理想位置时所引入的额外路径损耗对整个磁感应通信系统信道性能的影响,设计了地下无线磁感应通信系统,搭建了实验测试平台,实验结果表明,该系统引入中继波导线圈能够有效解决信道路径损耗较大的问题,有效延长无线通信距离,为无线地下传感器网络的应用提供重要参考。

摘要：针对复杂的地下环境中电磁波技术通信方式面临严重的信道路径损耗和不稳定的信道状态,通过采用磁感应技术并且在磁感应通信系统基础上引入中继波导线圈来有效解决信道路径损耗较大的问题,可以有效延长无线通信距离。论文设计了地下无线磁感应通信系统,搭建了实验测试平台,实验结果表明,该系统引入中继波导线圈能够有效解决信道路径损耗较大的问题,有效延长无线通信距离,为无线地下传感器网络的应用提供重要参考。

摘要：针对无线地下传感器网络(Wireless Underground Sensor Network,WUSN)中的无线地下收发器需求和研究信号处理方法意义进行了分析,结合无线地下信道和收发器结构对两种无线地下收发器进行比较,指出对基于磁感应技术无线收发器的研究的特点和重要性,为后继的深入研究提供参考和借鉴。