大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目申報表-文庫吧
2025-07-19 02:36 本頁面
【正文】 使用環(huán)境，也為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力/疲勞實驗提出了新的要求。目前飛機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力/疲勞實驗普遍存在測量點多、規(guī)模大等特點，因此造成了引線復(fù)雜、附加重量大等問題；此外，試驗系統(tǒng)整體的智能化、網(wǎng)絡(luò)化程度不高，使得飛機(jī)靜力/疲勞試驗的整體效率不高，測量精度有待改進(jìn)，費用有待降低。另一方面，在線實時地對結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)近年來一直是研究的熱點，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)則利用集成在結(jié)構(gòu)中的先進(jìn)傳感/驅(qū)動元件網(wǎng)絡(luò)，在線實時地獲取與結(jié)構(gòu)健康狀況相關(guān)的信息(如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度等)，并結(jié)合先進(jìn)的信號信息處理方法和結(jié)構(gòu)力學(xué)建模方法，提取結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，識別結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)對于提高航空航天飛行器結(jié)構(gòu)、國防武器裝備結(jié)構(gòu)的安全性、延長結(jié)構(gòu)壽命、降低結(jié)構(gòu)維護(hù)費用具有重要的意義，但由于需要將大量傳感元件同結(jié)構(gòu)集成，因此也迫切需要降低附加重量、提高系統(tǒng)運行速度及精度的有效方法。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為實現(xiàn)高效率、高精度、低重量、智能化的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞實驗系統(tǒng)和健康監(jiān)測系統(tǒng)提供了很好的手段。采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將大大減少器件引線數(shù)量，從而大大降低由于增加測試系統(tǒng)所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)重量的增加；無線傳感器可方便地安裝于結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，不便于引線的部位；由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有局域信號處理功能，很多信號信息處理工作可在傳感節(jié)點附近局部完成，將大大減少所需傳輸?shù)男畔⒘浚⒃瓉碛芍醒胩幚砥鲗崿F(xiàn)的串行處理、集中決策的系統(tǒng)，變?yōu)橐环N并行的分布式信息處理系統(tǒng)，將大大提高試驗系統(tǒng)的運行速度及決策的可靠性和靈活性。本項目將針對大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和靜力／疲勞試驗系統(tǒng)的要求及特點，研究適合于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和靜力／疲勞試驗的智能無線傳感器節(jié)點的實現(xiàn)；傳感器網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的實現(xiàn)方法及設(shè)計理論；基于智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)的靜力／疲勞試驗方法，相關(guān)研究進(jìn)展對于減少結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和靜力/疲勞試驗系統(tǒng)中的引線數(shù)量、提高測試精度和效率、降低費用具有重要的意義。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為實現(xiàn)高效率、高精度、低重量、智能化的飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力／疲勞實驗系統(tǒng)和健康監(jiān)測系統(tǒng)提供了很好的手段。 （800字左右，附不少于8篇參考文獻(xiàn)）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最初研究來源于美國軍方。美國國防先進(jìn)研究計劃局（DARPA）于2001年在“網(wǎng)絡(luò)嵌入式軟件技術(shù)”（Network embedded software technology）項目的支持下，資助加州伯克力大學(xué)開發(fā)了名為“Smart Dust”（智能灰塵）或“Mote”的無線傳感器開發(fā)系統(tǒng)，從那時期起到現(xiàn)在，DARPA每年都投入幾千萬美元進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的預(yù)研〔1〕。2002年8月初，美國國家科學(xué)基金委（NSF）、DARPA、航空航天局（NASA）等12個重要研究機(jī)構(gòu)在加州伯克利大學(xué)聯(lián)合召開了“未來傳感系統(tǒng)”國家研討會，旨在探討未來傳感器系統(tǒng)及其在工程應(yīng)用中的前沿發(fā)展方向。會議討論認(rèn)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)及其傳感數(shù)據(jù)的傳輸、分析及決策技術(shù)的研究同基于微機(jī)械、納米技術(shù)的新型傳感技術(shù)一樣，代表著未來傳感器研究的前沿方向，并且對于戰(zhàn)場信息感知、國土安全與反恐戰(zhàn)爭、大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及強(qiáng)度實驗等工程應(yīng)用領(lǐng)域具有極其重要的研究意義〔2〕。基于該次會議的討論，美國NSF于2003年初，由工程學(xué)部及計算機(jī)與信息工程學(xué)部聯(lián)合發(fā)布了傳感及傳感器網(wǎng)絡(luò)研究指南，投資3400萬美元用于支持該方面的基礎(chǔ)研究，著重將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)及其傳感數(shù)據(jù)的傳輸、分析及決策技術(shù)列入了鼓勵研究方向，正是基于這樣的背景，國外掀起了一股無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱潮。目前的研究表明：無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境科學(xué)、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、反恐、災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域。由于它的巨大應(yīng)用價值，已經(jīng)得到了許多國家的軍事部門、工業(yè)界的極大關(guān)注〔312〕。在國內(nèi)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究已經(jīng)起步，清華大學(xué)、中科院沈陽自動化研究所、中科院合肥智能所等單位已開始進(jìn)行這方面的研究〔1314〕。針對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和飛機(jī)靜力/疲勞試驗的研究，國內(nèi)幾乎是空白，南京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)，都開展了一些前期的探索〔1516〕，其中南京航空航天大學(xué)航空科技智能材料與結(jié)構(gòu)重點實驗室已初步研制了自己的節(jié)點，但總體上，國內(nèi)這方面的研究還處起步階段，同國外水平有一定差距。參考文獻(xiàn)：1. 2. Sensor and Sensor Network, Program Solicitation，NSF 03512，Dec.，2002。3. Bulusu et al., Scalable Coordination for Wireless Sensor Networks: SelfConfiguring Localization System, ISCTA 2001, Ambleside, ., July 2001.4. Savarese C, and Rabaey J, Robust Positioning Algorithm for Distributed Adhoc Wireless Sensor Networks. In: Park Y, ed. Proceedings
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