无线网络技术在动态控制领域的应用研究.doc

1、1无线网络技术在动态控制领域的应用研究【摘要】:随着军事、医疗、环境以及人们生活中日益更新的技术需要，无线网络技术应运而生。无线网络组建方便快捷，对获取和处理信息提供了便捷的途径。本文主要讨论无线网络技术在动态控制领域中的各种应用。 【关键词】：无线网络；网络动态；信息融合 中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着计算机、自动控制、通信和人工智能等学科的发展，无线网络技术也被认为二十一世纪影响人类未来生活的重要技术之一。如今在军事航天、生物环境以及人们的医疗生活中都得到了应用。这一方面取决于无线网络在动态的环境下可以做到随机布设、环境自适应、自动组织，另一方面，无线网络技术

2、的应用使得收集和处理信息更加便捷，目前应用的比较多的是利用无线网络技术来实现数据共享和远程的交互操作、数据传输，这也是在动态控制领域实现信息共享的一个很理想的方法。 一、无线网络的特点 现在，无线网络的结构是多样的，在不同的环境下会采用不同的拓扑结构，但基本结构都是由一个或者多个基站，和若干节点组成。在有些网络中，甚至没有基站，每个节点都是平等的。在这若干节点中，除2了个别会兼有基站的部分功能外，其余节点的功能基本一样。在整个无线网络中，由各个节点将所收集的有用信息进过处理以后，通过直接或者间接传递给基站。然后再由基站最终处理筛选并进行融合，传递给数据终端和客户。换句话说，无线网络可以简单地认

3、为是一个兼有广播信息和收集和整合信息的双向网络。具体而言，无线网络具有以下一些特点: 1、网络动态性 这里所谓的动态性，指的是多方面的，网络中各个节点和基站的移动性，网络拓扑结构的变化，还有就是，网络中任何一个节点增减不会对网络功能造成严重影响。这就是无线网络所具备的自组织和自动修复功能，也是无线网络在应用过程中最重要的功能。这也决定了无线网络的特殊应用，但也给无线网络技术在动态控制领域的控制应用提出了新的方向和课题，这些我们必须去解决，才能在动态控制领域更好地应用无线网络技术。 2、灵活性 无线网络的灵活性在于整个网络对人力的要求不高，只要保证每个节点在能源充足正常工作，再复杂的环境都可以组

4、建一定规模的无线网络。不需要人员看守和值班，有些无线节点就是通过飞机抛洒来布置的，比如，现在运用广泛的无线传感器网络。不论在怎样的物理环境下，只要保证节点的有效性，就可以建立一个网络，不需要双绞线或者光纤之类的线路，它们依靠的是共同的路由协议。 3、信息融合和共享 3在最初的无线网络实现的仅仅是简单的数据交换和传递，而现在运用的更多的是通过无线网络实现网络数据的共享和融合。例如，在现代化的反恐战场上，在进入复杂地形的时候，如何获得敌方的战场信息，一方面可以通过抛洒无线传感器自租网络，另一方面在近距离的巷战的情况下，利用无线网络将节点设置在每个参战人员身上，通过这些参战节点获得的不同信息，来融合

5、敌方战场信息，再将战场的全面信息传递给每个参战者，大大提高了战场取胜的把握。 4、能耗受限 网络节点的能耗问题，是无线网络中的一个很实际的问题。在不同的物理环境下，网络节点的功耗也会受到影响，一般这些网络节点都是使用的电池，而电池的寿命是有限的，一旦电池耗尽，节点的寿命也将终结。而且，不同的网络协议对于节点的功耗也会产生影响，越简单的协议对功耗要求就越低，越能提高节点的寿命。目前，采用比较多的就是节能 MAC 协议，基于功率控制机机制的协议和基于射频芯片能量管理机制协议。功能控制机机制通过调整发射频率，在保证通信质量的前提下降低发射能量。射频芯片能量管理机制是通过事先约定的规则，通过监测，将不

6、工作的节点芯片设备“催眠” ，以此来降低功耗。 二、无线网络技术在动态控制领域的广泛应用 无线网络技术作为未来社会发展的一个重要手段，无论是在军事和工业，还是在人们日常生活等领域中都起到了很大的作用。无线网络的自组织、环境适应、随机布局等特点都得到了很好的发挥和应用。 1、军事领域 4在军事应用中，是与无线网络的快速部署、自组织、隐蔽性强和高容错性的功能特点相适应，这也非常适合在军事上应用。尤其是在对敌方实力和装备的监控，目标的定位、战场的评估、战场的实时监控等方面都起到了很好的效果，从几次美军对阿富汗、伊拉克发动的战争可以多次见到无线网络技术在战场上的淋漓尽致的应用。美军也通过发布了一些具有

7、高科技含量的战场装备，无不显示了无线网络技术在军事应用方面的广泛性和实用性。 2、工业领域 无线网络技术在工业领域成为了又一个热点技术。尤其是在石油天然气、水泥制造、煤矿、冶金等领域的生产和安全监控中，无线网络技术发挥了不可或缺的重要作用。由于全球范围内的经济增长，在很大程度上是依靠对能源的需求，尤其是石油天然气的日益紧迫。能源价格越来越高，这就驱动了要通过创新技术来提高产量，降低生产成本。目前，关于“数字油田”的设想已经成为了现实，这些数字油田都位于野外和浅海，位置分散，缺乏可利用的有线通讯设施，所以无线网络技术是其成为了可能。水泥行业生产过程中，由于生产工艺负责，需要监控的点比较多，而且水

8、泥生产的环境恶劣、污染严重，对监控和安全手段的要求高。因此无线网络技术就可以代替人力，扮演这个角色。同样在煤矿的开采过程中，经常发生瓦斯爆炸的事故，一旦发生就会对工作人员的生命构成了严重的威胁，这就可以使用无线传感器节点，实现对井下人员的定位和实时监控。 3、生态环境领域 5人类所面临的一个重要威胁就是来自大自然，每年因为自然灾害给人类造成的损失不计其数。由此，我们可以通过利用无线网络技术对洪水、火灾进行监测和预防。在容易发生山体滑坡、泥石流的地方设置无线网络节点，提前做好预防，采取相应措施，减少生命财产的损失，甚至可以防止自然灾害的发生。 三、无线网络未来的发展趋势 1、WiMax 技术 目

9、前，Wi-Fi 是无线接入的主流标准，它在 WiMAX 在 Intel 的支持下成为发展趋势。WiMAX 采用的是 802.16 标准，和 Wi-Fi 的 802.11 相比起来 WiMAX 具有频段选择宽、传输距离远、接入速度高等优点，在未来几年里会成为无线网络的标准。因特网计划把将来采用的标准来建设无线广域网，这跟现在使用的无线局域网和无线城域网是质的改变，而且现在使用的设备仍然能够得到支持，同时保护了用户的切身利益。Wi-Fi 技术作为有线接入的补充具有价格低、可移动等优点，数据覆盖范围广、可靠性差等，Wi-Fi 可以应用到高速有线的技术上来作为补充。 2、MIMO 技术 MIMO 技术

10、是多入多出技术，它是通过接收端和发射端分贝发射天线和接收的方式，将原来的多径效应转变为有力的因素，系统在接收端和发射端都设有多个信道。MIMO 天线阵列是一种开环的 MIMO 技术。当传输的信息流经过的时候就将编码调制转换成了 N 个数据子流，数据子流经过 M 个天线发射出去，又由多个信道来接收。这样重复使用 N 此，每个编码调制不同的数据流。这样就在原来的基础上提高了数据的传输率，6将多径无线信道接收和发射视为一个整体来进行优化，以此来实现频谱利用率和通信的容量。 3、OFDM 技术 OFDM 技术是正交频分复用技术，它具有更高的频谱利用率，抗干扰能力也较强。它既满足了多媒体通信的要求又增加

11、了系统的容量，它在技术的本质上属于 MCM 中的一种。它首先是将传输的信道分为若干个正交子信道，然后通过高速的数据传输信号转换成低速的数据流，并且把它调到正交子的信道上来进行传输。在数据的接收端将其正交信号分开，以此来减少信道之间的干扰情况3。其中，每个子信道上的信号带宽都小于信道的带宽，消除了符号之间的相互干扰。因此，信道均衡的带宽也减小了。OFDM 技术通过增加子载波的数量来提高数据的传送数率，不同的频带采用的是不同的调制方法。 结束语 本文主要介绍了无线网络技术的特点功能，以及在各动态控制领域的广泛应用，尤其是在军事、工业和生态环境等方面，这些都是现实生活中最常见的应用方式。这也充分说明

12、了无线网络技术的广泛性和实用性，也为在其他领域中得到应用提供了一种有效的手段。目前，人们对于无线网络技术的研究还处在一个新的阶段，还存在着许多新的问题亟待解决。 参考文献： 李保红，吕廷杰.LI Bao-hong.L（U） Ting-jie WAPI 之争的不完全7信息博弈实质分析J重庆邮电学院学报（社会科学版）2006，18（1）：20-23. 陈鹤，曹科.CHEN He.CAO Ke 无线局域网技术研究与安全管理J现代机械 2011（4）：183-185. 杜辉.无线 Mesh 网络路由协议研究J.武汉科技大学:计算机软件与理论,2010(8) 肖鹏.无线 Mesh 网络的认证方案设计及仿真J.北京工业大学:软件工程,2010(7)