基于无线传感器网络的动态应力测量系统研究

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随着航空工业的发展,空投空降系统的应用越来越广泛。例如空投救灾物资和空投救护人员,航天和航空飞行器的回收伞。但是由于其工作过程是一个高速变化的十分复杂的动态过程,受力状态下材料强度、伸长率等特性与静态情况下有很大差异,目前国内外仍然没有完备的理论与较好的方法对空投空降系统的工作过程中各点的受力情况进行动态测量,因此,研究空投空降系统的动态应力测量系统具有十分重要的现实意义和应用价值。本文研究基于无线传感器网络的动态应力测量系统,主要研究工作如下:(1)对应力测量系统中所涉及的若干关键技术问题进行了研究,参与了应力测量系统总体方案的设计。(2)对目前应用于无线传感器网络的传输协议进行分析与对比,设计了相应的应力测量系统传输协议TPSMS,协议对应力测量传感器网络各层以及数据帧结构进行设计,为应力测量数据的正常传输提供了保障。(3)针对传感器节点存储能量少,无线传感器网络寿命短的问题,提出了一种基于改进的人工蜂群算法的WSN能耗均衡路由算法RA-ABC。算法首先对传感器网络进行分簇,簇内形成链状结构,并通过在人工蜂群算法中引入交叉、变异的操作,在簇内动态形成一条最短的数据传输路径,使得网络内各节点的能量消耗更加均匀,从而延长传感器网络的寿命。(4)针对测量的应力数据容易出现偏差问题,本文设计了一种基于BP神经网络的应力测量补偿算法SMCABP,对传感器采集的电压与应力之间的转换值进行补偿与修正。实验结果表明,提出的基于BP神经网络的应力测量补偿算法能够较好地解决应力测量数据偏差的补偿问题。论文研究工作初步实现了基于无线传感器网络的动态应力测量原型系统,并初步尝试了将其应用于降落伞工作时的受力情况测量实验。为解决空投降落系统工作过程中受力情况的测量、传输以及应力测量数据的补偿问题提供了一种解决方案。
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