前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇传感器技术论文范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
在通信中没有稳定通道,且在路由方面会出现极高延迟,无法保证网络通信中的安全问题,例如一些重要信息可能会被拦截并对其泄露,因此网络通信的安全性不够强,则不能够有效的保证信息安全的传输。
2.1破撞攻击。在发包作用处于正常的节点中时,破坏方则会附带的将另一个数据包进行发送,使得破坏的数据由于出现数据的叠加无法有效的被分离开,从而严重的阻碍了正常情况下的网络通信,并且破坏了网络通信的安全性,即为碰撞攻击。建立监听系统则是最好的防卸方法,它是利用纠错系统来查找数据包的叠加状况,并及时的对其进行清除,从而确保数据安全的传输。
2.2拥塞攻击。拥塞攻击指就是破换方对网络通信的频率进行深入的了解之后,通过通信频率附近的区域的得知,来发射相应的无线电波,从而进行一步对干扰予以加大。对于这种状况,则需要采用科学合理的预防方式,来将网络节点装换成另一个频率,才能进行正常的通信。
3加强无线传感器网络安全技术的相关措施分析
3.1密钥管理技术。通常在密钥的管理中,密钥从生成到完毕的这一过程所存在的不同问题在整个加密系统中是极其薄弱的一个环节,信息的泄漏问题尤为频繁。目前我国对密钥管理技术上最根本的管理是对称密钥机制的管理,其中包括非预共享的密钥模式、预共享密钥模式、概率性分配模式以及确定性分配模式。确定性分配模式为一个共享的密码钥匙,处于两个需要进行交换的数据节点间,且为一种非常确定的方式。而概率性分配则是将密码钥匙的共享得以实现,则要根据能够进行计算的合理概率,从而使得分配模式予以提出。
3.2安全路由技术。路由技术的实施就是想节省无线传感器网络中的节点所拥有能量,并最大程度体现无线传感器网络系统。但由于传播的范围较大,因此在传输网络数据信息时常常不同程度的遭受攻击,例如DD路由中最根本的协议,一些恶意的消息通过泛洪攻击方式进行拦截及获取,并利用网络将类似虚拟IP地址、hello时间以及保持时间这样的HSRP信息的HSRP协议数据单元进行寄发的方式,来对正常情况下的传输实行阻碍,使得网络无法进行正常且顺利的通信流程。但通过HSRP协议和TESLA协议进行有效结合所形成的SPINS协议,则可以有效的缓解且减少信息泄露的情况的出现,同时进一步加强了对攻击进行预防的能力,从而保证无线传感器网络整体的系统具有安全性。
3.3安全数据相融合。无线传感器网络就是通过丰富且复杂的数据所形成的一种网络,其中的相关数据会利用融合以及剔除,来对数据信息进行传送,因此在此过程中,必须谨慎仔细的对数据融合的安全性问题予以重视。同时数据融合节点的过程中,必须将数据具体的融合通过安全节点进行开展,并且在融合之后,将一些有效的数据通过供基站予以传送,才能进一步对监测的评价进行开展,从而保证融合的结果具有真实性以及安全性。
3.4密码技术。针对无线传感器网络中的一些极其不安全的特性,可通过密码设置、科学化的密码技术,从而进一步保证网络通信能够安全的进行。同时通过加大密码中相关代码以及数据的长度,来大大降低信息泄露的情况,从而可以有效的保证通信数据的安全性。由于出现的密钥算法无法达到对称性,其中所具备的保护因素较大,并且拥有简单方便的密码设置,从而广泛、普遍的被人们运用到日常生活中。而在应用不同的通信设备时,则需要将相应的密码技术进行使用。
4结束语
1 多传感器融合技术简介
多传感器融合技术可类比于人类逻辑系统中自然实现的基本功能,是用机器实现人类由感知到认知过程的模仿。在人类对客观事物的认知过程中,首先使用来自人体中的传感器(眼、耳、鼻、皮肤等)通过听、嗅、视、触、味五觉对客观事物信息(景物、声音、气味等)进行多方位、多种类的感知,从中获得大量冗余和互补的信息。然后根据人脑的先验知识去对这些信息进行相关分析与处理,进而估计、理解周围环境和正在发生的事件,获得对客观事物统一与和谐的理解与认识。这就是人的复杂的,同时也是自适应的认知过程。人类的感官由于具有各自不同的度量特征可以在不同空间范围内对各种事件进行反应。人脑把各种信息(图像、声音、气味、形貌、上下文等)转换成对事物有价值的一致性解释,需要大量不同的智能处理,以及适用于解释组合信息含义的知识库。
传感器可以类比于人的感知器官:通过不同的原理对自然界的光、热、声、磁等信号进行捕捉,由换能器将其转换成电信号,再数字化后经通讯系统传递给计算机进行处理。单传感器系统只能从单个度量维度获得片面的、局部的特征信息,信息量十分有限。同时单个传感器本身的累计误差对系统造成的影响也无法消除。[2]因此,想要获得对事物的一致性准确解释,单一传感器系统力有不足。
多传感器融合技术把多个不同种类的传感器集中于同一个感知系统中,将各个传感器来的数据进行数据融合,形成对[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]被测事物更准确认识。它出现在20世纪70年代初期,最早应用于军事领域,后于20世纪80年展起来。近年来随着计算技术、遥感技术、通讯技术以及微电子制造业的迅猛发展,多传感器信息融合技术成为了一个热门的研究方向,获得了更广泛的应用。例如,在人机交互领域,要实现人机交互所追求的最终目标“自然人机交互”,对于人、环境的解读尤为重要,[3]这正是多传感器融合技术的优势所在。
2 多传感器融合系统的基本组成及技术原理
多传感器融合技术,虽然没有一个严格的定义,但可以基本概括为: (1)充分利用多传感器数据资源(来自不同时/空范围)。 (2)在一定的规则下对多传感器所得检测数据进行综合分析。 (3)获得一致性解释并根据所设算法实现相应的决策或估计,实现整个系统获得比各单传感器更加充分的信息。[4]多传感器融合系统一般由如图1所示的三个部分组成:传感器部分(包括数据获取及预处理)、数据融合部分、结果输出部分。
多传感器融合系统就像一个为了实现“对被测对象的一致性解释或描述”而有机装配而成的整体,可类比于人的身、脑综合信息处理系统。其中多传感器系统是整个系统获取数据的硬件基础和手段,所得多源信息成为数据融合的对象;融合是指对数据的协调优化和综合处理,也是联系整个系统的核心。它无法用单一的技术来解决,而是多种跨学科技术、理论的综合。
多传感器融合系统同单传感器系统相比,其系统的复杂性大大增加的同时从自然界所获得的信息量也成倍增长。多个传感器的存在从时间和空间的角度都扩展了信息获取的覆盖范围,[5]而传感器之间的协同作业则提高了信息获取的概率,对于某个传感器不能顾及的检测对象,可由其他传感器完成工作。在某个传感器出现故障、受干扰或不可用的情况下,系统仍有其他传感器可以提供信息,不易受到破坏。
各传感器在信息融合系统中所得的数据、信息具有不同的特征,可以是实时/非实时,快变/缓变,模糊/确定,相互支持/互补,相互矛盾/竞争等等。在系统中,这些复杂的数据不是孤立而是融合的,所得最终信息并不是各传感器信息的简单加和,需要根据各传感器之间的逻辑关系依据智能算法进行联合、相关、组合推导出更多的信息。利用多个传感器协同作业的多传感器融合相比由它的各个传感器分别构成单独系统再加和而成的系统集更有优势。
3 多传感器融合技术在公共艺术设计中的应用
利用多传感器融合技术进行公共艺术设计,将前沿科技与传统艺术方式集成在一起,是一种全新的尝试。从字面意思的理解来看,公共艺术分为公共和艺术两个独立的定义,可以理解为:具有“公共性”含义的艺术形式。其界定的核心原则就是“公共性”。“公共”就意味着公共艺术作品必须是能与民众产生自由交流的一种艺术形式,要以公众自主、自由参与到公共艺术中为前提,任何缺少与民众之间自由评论和互动的艺术形式都不是公共艺术。[6]因此,公共艺术不能仅仅是“艺术家创作”的艺术,而是一种“公共互动”的艺术。如何让公众自主自由参与到艺术作品中,形成真正的“公共艺术”是艺术家们亟待解决的重要问题。完整的公共艺术作品必须是“表达”与“吸收”经互动过程的完整呈现。“吸收”的是来自公众的思想,由公众的行为进行表达,通过互动产生交流。因此,艺术家们需要考虑的一个重要问题是,如何由公众的行为导向公众思想的表达,形成有效的交互。在日本艺术家草间弥生(Yayoi Kusama)创造的作品The Obliteration Room中,草间弥生构建了一个纯白色的房间,每个参观者都将被发放一张彩色波点贴纸,参观者可以根据喜好将贴纸贴在房间中的任意位置。空间中的每一个彩色波点都是参观者对此次参观经历的一种表达。[7]
从参观者的行为、思想的角度进行考虑,人类对于思想的表达具有多样性,有显 式的主动动作、行为、语言等等,也有隐式的如表情、眼动、甚至气味及生化物质(如唾液、汗液、荷尔蒙等)的分泌。传统的艺术作品(如图2例)[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]主要是从公众显式的主动作为中获得表达形成交互,所受限制较大,参与门槛较高。将多传感器融合系统应用于公共艺术,首先拓宽了公众思想的行为来源,降低了公众参与的门槛。目前,在国内外已出现了一些基于单传感器的公共艺术作品,但单传感器的单一数据来源、不可靠、易受干扰、不稳定等技术局限性使其发展受到限制。随着先进传感技术的飞跃,除了人类的主要信息来源声音、光、力等自然信号之外,甚至在人传感器力所不及的范畴如红外、紫外等非可见光区域,次/超声波区域,非挥发性痕量生化物质等,我们也能够通过先进传感技术获得所需要的信息。通过多传感器融合技术所带来的巨大优势,科技比人类更懂得人类已经不再是梦想。将多传感器融合系统应用于公共艺术,降低了公众参与公共艺术的阈值。多传感器融合系统对于公众行为的捕捉不是被动的,而是主动地感知公众的行为,将公众“拉”入参与公共艺术的行为中,为公共艺术的设计提供了一种崭新的思路。
以城市中某广场为例,在人们进入广场时,形成参观经历。假设给每个人分发一张彩色波点纸,通过张贴彩色波点纸的显示行为进行表达,即形成类似草间弥生洁净之屋的效果。在没有彩色波点纸的情况下,人们对其参观经历产生隐式的表达。例如,不同的面部表情、走路的步长、速度、方向等等。公众的这些隐式表达可以使用多传感器融合系统进行捕捉。使用彩色数字投影代替彩色波点纸,每一种颜色对应多传感器融合系统所得到的一致性结论。例如,红色对应热情、绿色对应平静、不同程度的黑色对应一些负面情绪如沮丧等,形成交互。此例的多传感器融合系统中,使用摄像装置及压力感应装置对人群进行检测,即通过摄像装置对公众面部表情进行捕捉、压力传感器对公众步态进行捕捉。二类传感器所得数据需进行时间、空间二个层面的融合。时间融合主要是将单传感器的数据进行融合,是指对不同时间点的检测数据进行融合。空间融合适用于多传感器所得信息的一次融合处理,是指对不同位置、类型传感器在同一时刻的检测数据进行融合。在融合过程中,需要结合图像识别技术、步态分析对公众的面部表情、步态行为进行特征数据提取、分析,从而得出对该参与个体的一致性结论,并根据设计需求予以分类。此处可分为热情、平静、沮丧等类别,每一个类别对应于一种颜色,由数字投影进行表达。该“波点”设计的简单模型如图3所示。
随着多传感器融合系统中传感器数量、种类的不断增加,可根据归属将公共艺术装置中使用的传感器分为两类:第一类传感器从属于装置艺术本身,由艺术家根据艺术表达的需求进行设计安装。第二类传感器从属于公众,来自公众随身携带的电子设备,艺术装置提供数据接口,从中获取数据。二类传感器协同作业,通过融合中心进行数据融合,得到全方位多角度的“立体信息”。将多传感器融合系统应用于公共艺术装置,是实现公共艺术公共性的有力保障。
从设计目的的层面考虑,根据马斯洛的理论,将人的需求由低级层次到高级层次依次分为5个层次:生理、安全、社会、尊重以及自我实现。公共艺术的实质就是满足人的真正需求,而不是公共艺术装置的物质形态本身。多传感器融合系统对所得多元数据进行多种层次上的融合,实现对人脑综合信息处理的高级模仿,深刻挖掘公众[( dylw.NEt) 专业提供专业论文写作和发表教育论文的服务,欢迎光临]表面行为背后的含义,帮助艺术家们分析、理解、满足公众的真正需求。随着分布式计算、通讯、云计算、物联网等技术与多传感器数据融合技术的共进发展,多传感器数据融合技术所能实现的功能也越来越强大。可以预见,随着数字化进程的进一步深入,多传感器融合技术与公共艺术的结合必将带给我们更多的惊喜。
参考文献:
[1] 付志勇.设计的重构——论计算机对设计的变革[J].装饰,1995(04):46-47.
[2] 杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安电子科技大学出版社,2004.
[3] 王熙元.交互设计中的信息传达研究[J].包装工程,2010,31(12):12-14.
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[6] 王峰,过伟敏.数字化城市公共艺术交互性内涵研究[J].包装工程,2010,31(24):124-127.
关键词:双轴加速度传感器,ADXL210E,三维鼠标
一、引言
ADXL210E是美国模拟器件公司生产的含有用多晶硅表面微机械加工技术制作的传感器的两坐标轴加速度计单片集成电路。论文写作,ADXL210E。ADXL210E是一种低成本,低功耗,完整2轴加速度传感器,该电路可以测量诸如振动这样的动态加速度和重力之类的静态加速度,测量范围为±10g。ADXL210E的占空因数输出在没有A/D转换器或胶着逻辑(Gluelogic)的情况下,可通过微处理器直接测量。论文写作,ADXL210E。事实上,器件的占空因数(即脉冲宽度与周期之比值)正比于加速度。论文写作,ADXL210E。ADXL210E常用于两轴倾斜传感器、信息家电、报警和移动探测器及汽车安全等领域。
其性能特点如下:
(1)利用3V~5.25V的单电源工作,电源电流低于0.6mA;
(2)集成了两坐标轴采用多晶硅精细机械加工技术制作的传感器;
(3)经占空因数输出端可直接与低成本的微控制器接口;
(4)加速度计的带宽可由引脚XFILT和引脚YFILT上的电容器(CX、CY)设定;(5)满度测量范围为±10g,在60Hz下的分辨力是2mg;
(6)占空因数周期T2由引脚2上的电阻器RSET设定(T2=RXET(Ω)/125MΩ)。(7)有专门设计的数字输出,通过占空因数滤波或者利用引脚XFILT与引脚YFILT输出,也可提供模拟输出。
二、基本结构与原理
ADXL210E采用尺寸为5mm×5mm×2mm的8引脚LCC型封装,引脚排列如图1所示。各个引脚的功能见表1。
图1 ADXL210E引脚排列图
表1 ADXL210E的引脚功能
本书为第11届意大利传感器与微系统会议的论文集,其中精选了具有代表性的会议论文。这次会议展示了在传感器与微系统领域的理论模拟与实际应用的最新成果。传感器与微系统是一个新兴的交叉学科,其涉及到物理、化学、材料科学以及生命科学等领域。
本书共分为六部分,第一部分为化学传感器,主要介绍了:可调谐二极管激光光谱仪原位测量平流层微量气体;四苯基卟啉在高有序热解石墨上的组装:前所未有的吸附压缩驱动的双层模式组装;一种室温下的基于铂/氧化铱复合物的氧气传感器;聚合物涂层的长周期光栅作为高灵敏度化学传感器;用于低温下检测氢气的光纤传感器;溶剂对复合薄膜形貌和传感特性的影响;纳米钛对气体的传感性质;基于二元金属的碳水化合物传感装置;一种快速检测牛奶中M1黄曲霉素的便携式荧光计;利用光学传感器检测橄榄油的质量;质量标准体系在计划、设计和实现厚膜气体检测器中的应用;基于单壁碳纳米管的光纤传感器;合成且表征用于二氧化氮检测的纳米材料;铂金元素作为覆盖层的P型一氧化钛薄膜用于对氢气的检测;包含银纳米簇的氟化聚亚酰胺纳米复合薄膜用于对有机气体的光学检测等等。第二部分为物理传感器,主要介绍了荒芜环境中的固体定位风速计;一种具有溅射内核的二维平面磁通量阀门;一种用于探测RF电场的光学探针;通过拉曼散射来测量多孔硅结构的应力;对热传感器的一种十分有效的计算机模拟模型;对硅化铬应力传感器的认识。第三部分为生物传感器,主要介绍了基于不定型硅基器件检测DNA分子;抑制酪氨酸酶的有机相酶传感器;用于人瘤病毒检测的DNA压电生物传感器;用于检测硬质小麦安全型的用户友好的电化学手持设备;采用SPR成像技术来研究DNA―DNA生物分子的相互作用。第四部分为微米纳米技术,主要介绍了实验室芯片技术对基因进行分析;利用硅基玻璃芯片对化学物质进行快速光学检测;采用不同导电纳米颗粒来控制复合材料聚合物的传感性质;采用电化学刻蚀硅片的方法制备嵌入式微通道;采用超声束沉积方式制备具有气体传感的金属氧化物/有机物杂化材料;聚焦离子束刻蚀用于气体传感技术;一种模拟IPMC传感器的软件工具;对印迹二氧化钛纳米粒子的合成与表征;机车安全与舒适度测量;悬臂梁的强制型阻尼振动。第五部分为传感器阵列和多重传感系统,主要介绍了整合型微重力化学物质检测装置;采用杂化电子鼻原位检测硫质喷气孔火山口喷发的火山气体;对主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的检测;多传感器布局在敌对环境中的机器人。第六部分为传感器网络和对传感器的数据分析,主要介绍了对于无线传感器网络的概览:对ZGIGBEE网络架构一瞥;动态场景下尘埃传感器网络:在城市环境中普遍应用性能的研究;一种配置了IEEE 802.15.4的移动设备的便携式软件工具;一种神经光谱分类的光学传感器;对城市环境污染检测无线网络设备的设计;应用多传感器微型化系统对橄榄油进行评价。
本书几乎涵盖了传感器方面的所有方向,包括化学、物理、生物以及传感器构架等等。相信从事任何传感器研究方向的科研人员都会在本书中找到有参考价值的内容。
关键词:智能车辆;环境感知;传感器;多传感器信息融合
中图分类号:E91 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 14-0026-01
一、前言
随着社会的进步,汽车成为人们出行必不可少的交通工具,车辆堵塞、交通事故等问题也日益显现。汽车数量的快速增长造成了公共交通效率低下、交通事故频发。建立起现代化的智能交通系统便被提到日程上来。智能车辆(Intelligent Vehicles, IV)作为智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)的重要组成部分,也是系统的运行主体,能够提高驾驶安全性,大幅改善公路交通效率,降低能源消耗量,由于众多优点,该技术的研究日益受到国内外相关机构的关注。
智能交通系统能够有效缓解交通压力,合理调配公共交通资源和道路资源。基于机器传感技术和控制技术,驾驶系统采用信息传输技术和计算机视觉技术监测道路路面、交通标志、其他车辆、行人以及交通事故等道路环境状况,有效保证智能车辆在各种路况下的安全行驶,并能对一些异常状况进行及时处理。在过去的10多年里,相关技术取得了很大的进步,有些国家已经成功开发了一些基于视觉的道路识别和跟踪系统。其中,具有代表性的系统有:LOIS系统、GOLD系统、RALPH系统、SCARF 系统和ALVINN系统等。从这些先进技术的应用便可看出,感知外部环境模块是智能车辆的核心技术。
二、环境感知传感器在智能车辆上的应用现状
智能车辆在道路上畅行离不开相应的传感技术,其中最重要的是道路环境感知模块,该模块将先进的通讯技术、信息传感技术、计算机控制技术结合起来系统利用。智能车辆系统主要有环境感知模块、分析模块、控制模块等部分组成。环境感知传感系统主要由机器视觉识别系统、雷达系统、超声波传感器和红外线传感器组成。
(一)机器视觉识别系统
机器视觉识别系统是指智能车辆利用CCD等成像元件从不同角度全方位拍摄车外环境,根据搜集到的视觉信息,识别近距离内的车辆、行人、交通标志等。机器视觉也有其弱点,容易受到环境的影响,在能见度较低时效果不理想,因此,在传感器类别中属于被动型。与雷达系统相比较,视觉识别系统价格低廉,一辆车上可以安装多处,监测范围更大,搜集道路信息更为全面,通过对其所得的图像进行处理可以识别、检测周围路况,这些也是主动型传感器无法替代的。所以越来越多的人对利用机器视觉感知车辆行驶环境产生很大的兴趣,该系统在现实生活中随处可见,普及率最高,机器视觉在智能车辆研究领域得到广泛的应用, 成为最受欢迎的传感器之一。
(二)雷达系统
雷达系统是一种主动型传感器,利用微电磁波探测目标距离、速度、方位等。雷达不需要复杂的设计与繁复的计算。雷达系统的使用不受光线、天气等因素干扰,无论是白天还是黑夜,晴天或者下雨,雷达系统都能够正常运转。由于雷达是靠电磁波反射原理来工作的,这会导致相近的不同雷达间电磁波相互干扰而影响工作效能。但是,瑕不掩瑜,由于雷达在准确提供远距离的车辆和障碍物信息方面有着得天独厚的优势,因此在车辆的防碰撞系统中有着广阔的应用前景。
(三)超声波传感器
顾名思义,超声波传感器是指利用超声波为检测方法的传感器。使用超声波探测得来的的数据处理简单、快速,超声波传感器可以发射定向长生波,能够在较小范围内检测到物置。这种技术在医学应用上比较广泛和成熟。汽车工业上的利用首见于在欧洲销售的的BMW 车上的超声波停车装置。这种系统利用一片单片机进行控制,超声波遇到障碍反射回传后,根据传感器探测距离发出不同的提示音。
(四)红外线传感器
红外线传感器是利用红外线来进行测量工作的传感器,技术更加先进。红外线传感器不受黑暗、风、沙、雨、雪、雾的阻挡,环境适应性好,且功耗低。这些特点使它远超其他传感器。与超声波传感器相比,反应速度更快,探测范围更广,由于其探测视角小,方向性和测量精度有所提高。与机器视觉结合使用,红外线传感器可以增强机器视觉识别的可靠性,使黑夜如同白昼,因此常被用于智能汽车中的夜视系统中。
三、多传感器的综合利用
在复杂的路况环境下,单一传感器都有其局限性,仅仅安装单一传感器难以提供路况环境的全面描述,因此设计智能车辆必须配置多种传感器。例如夜间行驶时红外线传感器是必不可少的;而停车、倒车时主要使用超声波、雷达探测周边障碍物的远近;机器视觉除日常应用外与其他传感器结合起来可以使得智能车辆驾驶安全性更加可靠。
随着计算机信息技术、通信技术、控制技术和电子技术的进步,智能车辆技术研究中多传感器信息融合技术的应用取得了许多令人振奋的成果。如车载系统互联技术、欧洲的Peugeo系统、美国的IVHS系统等。Tsai-Hong Hong等利用激光传感器采集图像获得车辆前方的距离信息,在正常的路况环境下,采用彩色摄像机与激光传感器联合感知道路表面和定位道路边界。这些技术经过不断改进,相信在不久的将来引起汽车工业的革命。
四、结语
在智能车辆的环境感知模块技术研究中,传感器是智能车辆控制系统的关键。如何使传感器技术更好的应用到汽车行业上来,未来将成为传感器技术研究领域的一个发展方向。
整合各种类型的传感器技术,使其为智能车辆提供更加真实可靠的路况环境信息,对智能汽车技术的发展来说是至关重要的。由于实际的应用环境所得到信息大多数都是不确定信息,传感器回馈信息融合还原真实路况还有很大的困难。
纵观全球,我国的智能车辆研究工作还处于起步阶段,同欧美日等相比还很落后。但随着我国社会经济的发展,汽车保有量不断膨胀,严峻的交通现状迫使我们把发展智能交通尽早提到日程上来,只要我们勇于创新,结合我国具体国情,不断进行深入、细致的研究,我国智能化交通必能早日实现。
参考文献: