大學(xué)生創(chuàng)新性試驗計劃項目申報表

1、南京航空航天大學(xué)國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目申報表項目名稱：飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及強(qiáng)度試驗用智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)申請人：王子龍項目所屬一級學(xué)科名稱：航空宇航科學(xué)與技術(shù)專業(yè)：飛行器設(shè)計與工程學(xué)號：身份證號：聯(lián)系電話：電由E：hjfd641xsc指導(dǎo)教師：袁慎芳職稱指導(dǎo)教師聯(lián)系電話： 指導(dǎo)教師電郵：申請日期： 2008 年10月J0日南京航空航天大學(xué)教務(wù)處項 目 簡 況項目名稱飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及強(qiáng)度試驗用智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)項目類別A、科學(xué)實驗和科技制作、科研類；B、學(xué)術(shù)論文、社會調(diào)查類；C其他類；（A ）申請資助 經(jīng)費30000 元項目起止時2008年11月1日間2009年11月30日項目 負(fù)責(zé)人姓

2、名王子龍學(xué)號性另V男民族漢族出生年月學(xué)院一院專業(yè)飛行器設(shè)計 與工程年級本科三年級必修課平均 學(xué)分績點電話電由E第一個人簡歷姓名性別民族職稱出生年月主要研究方向指導(dǎo)教 師情況袁慎芳女漢族教授傳感測控技術(shù)結(jié)叉構(gòu)健康監(jiān)測最后學(xué)位博士最高學(xué)歷博士主要教學(xué) 工作90年以來，一直從事結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、傳感器與信號處理、測控技術(shù)和實驗力學(xué)的科研與教學(xué)工作；獲國家優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎1項。主要科學(xué)研究工作2002獲博士生導(dǎo)師資格。先后主持國家863項目，國家自然科學(xué)基金項目，教育部 新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持項目、預(yù)研項目、航空基金、江蘇省創(chuàng)新人才基金等其他省部級 項目8項。作為主要參加者參加了國家自然科學(xué)基金重點項目及

3、國防基礎(chǔ)和國防預(yù)研 項目等近30項國家及省部級項目。由國防岀版基金資助岀版專著結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控，作為主要編著人編著了專著智能材料結(jié)構(gòu)，發(fā)表文章80余篇，其中50余篇被SCI、El及ISTP收錄。申請國家發(fā)明專利8項，已獲授權(quán) 2項。2002年被中國知識產(chǎn)權(quán)局及中國婦聯(lián)聯(lián)合授予巾幗優(yōu)秀發(fā)明者”稱號。2003年被評為江蘇省優(yōu)秀科技工作者。2005年入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計劃 ”。項 目 組 主 要 成 員姓 名性別學(xué)號所在學(xué)院項目分工簽字聯(lián)系電話張紅男航空宇航 學(xué)院節(jié)電電路，硬件張紅秦顯慧男自動化學(xué) 院網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，軟件秦顯慧其他 指導(dǎo) 教師 簡況姓 名性別所在學(xué)院項目分工簽字聯(lián)系電話研究方向1. 項目

4、研究的內(nèi)容、目的和意義、具體目標(biāo)等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量依據(jù)特定的通訊協(xié)議，可進(jìn)行相互通信和協(xié)作的智能無線傳感器節(jié)點 組成的網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有著廣泛的應(yīng)用前景，飛機(jī)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度試驗和健康監(jiān)測也是該技術(shù)的 一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，機(jī)體結(jié)構(gòu)是各類軍用飛行器發(fā)展必不可少的平臺，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能 是確保飛行器先進(jìn)結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)和保證飛行安全并滿足戰(zhàn)技指標(biāo)的最主要的關(guān)鍵技術(shù)之一，其 技術(shù)發(fā)展水平和解決關(guān)鍵技術(shù)難題的積累直接關(guān)系到先進(jìn)飛行器平臺研制的成敗。飛機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力/疲勞實驗是研究飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要手段。飛機(jī)結(jié)構(gòu)試驗通過有計劃地對結(jié)構(gòu)受載后的性能進(jìn)行觀測和對測量參數(shù)如壓力、位移、振幅、振頻、疲

5、勞壽命等進(jìn)行分析，對結(jié)構(gòu) 的工作性能和承載能力做出正確的評價和估計，并為驗證和發(fā)展結(jié)構(gòu)的計算理論提供可靠的依據(jù)。 飛機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力/疲勞實驗技術(shù)的發(fā)展已有一定的歷史，積累了一定的經(jīng)驗，尤其是飛機(jī)靜力試驗方 法。但目前隨著航空科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計思想不斷更新，輕質(zhì)、高可靠性、高機(jī)動 性、高維護(hù)性、高生存力、超音速巡航、隱身、大航程和短距起落的綜合要求已成為現(xiàn)代軍用飛機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一項極為重要而且必須遵循的準(zhǔn)則。這些性能要求使得結(jié)構(gòu)材料面臨更加惡劣的使用環(huán) 境，也為飛機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力 /疲勞實驗提岀了新的要求。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

6、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

7、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?，并將原來由中央處理器實現(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

8、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。2. 國內(nèi)外的研究狀況（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

9、術(shù)” （ Network embedded software tech no logy）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

10、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

11、經(jīng) 得到了許多國家的軍事部門、工業(yè)界的極大關(guān)注3-12丨。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13-14。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15-16，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. Sensor and Sensor Network, Program Solicitation , NSF 03-512 , De

12、c., 2002。2. Bulusu et al., ScalableCoordin ati onfor WirelessSen sor Networks:Self-C on figuri ng Localization System, ISCTA2001, Ambleside, U.K., July 2001.3. Savarese C, and Rabaey J, Robust Positi oning Algorithm for Distributed Ad-hocWireless Se nsor Networks. I n: Park Y, ed. Proceedi ngs of th

13、e USENIX Tech nicalAnnual conference. Monterey: USENIX, 2001,317-328.4. Lan F. Akyildiz,Weilian su, Yogesh Sankarasubramaniam, et al. A Survey on SensorNetworks, IEEE Com mun icatio ns Magaz ine, Auguest 114.5. Gan esa n D, et. al, Highly-Resilie nt, En ergy-Efficie nt Multipath Rout ing inWirelessS

14、en sor Networks. Mobile Computi ng and Com mun icatio ns Review,2002,1(2): 295-298.6. Woo, T. Tong, and D. Culler (2003), Taming the underlyingchallenges of reliablemultihop rout ing in sen sor n etworks, Proceedi ngs of the first ACM Conferenceon embedded n etworked sen sor systems, Los An geles, U

15、SA.7. Marcelo G. Rubinstein, Igor M. Moraes, Miguel Elias M. Campista, Lu i s HenriqueM. K. Costa, Otto Carlos M. B. Duarte, A Survey on Wireless Ad Hoc Networks,2006, ISBN 978-0-387-34634-28. Nicolas Fournel, Marine Minier,St e phaneUbe da, Survey and Benchmark of StreamCiphers for Wireless Sen sor

16、 Networks, 2006,ISSN 0302-9743.9. 牟連佳，牟連泳，無線傳感網(wǎng)絡(luò)及其在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究，工業(yè)控制計算機(jī)，2005,01。10. 楊揚，朱善安，基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，工業(yè)控制計算機(jī)，2007,9。11. 桑海泉，康榮學(xué)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)在安全生產(chǎn)中的應(yīng)用，中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2007,5。12. 任豐原，黃海寧，林闖(2003)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，軟件學(xué)報，14(7):1282 1291。13. 馬祖長，孫怡寧，梅濤(2004)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)綜述，通信學(xué)報， 25(4): 114-124 。14. 賴小松，袁慎芳，嵌入式Ad hoc無線傳感器的載

17、荷定位研究，測控技術(shù)，2004，12,8-10。2006, 03。15.葉偉松，袁慎芳，無線傳感網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用，傳感技術(shù)學(xué)報,3. 研究方法、研究方案及可行性(理工類項目填寫技術(shù)路線和技術(shù)指標(biāo))研究方法及方案：1) .智能無線傳感節(jié)點硬件的研究節(jié)點的實現(xiàn)包括硬件與軟件兩部分，節(jié)點的硬件由信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器及其外圍電路、射頻電路、電源及其電源管理電路組成。節(jié)點的設(shè)計將采用以下方法：a) .微處理器的選擇。無線傳感節(jié)點可采用的微處理器種類很多，有Motorola的68HC16系列，基于ARM的嵌入式處理器， Atmel的AVR系列，TI的MSP430等，研究中將對以上

18、系列芯片進(jìn)行性能對比，并參考國外無線傳感節(jié)點的進(jìn)展情況，選取合適的微處理器芯片。b) .在國外已經(jīng)建立起來的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，多數(shù)傳感器節(jié)點的通信電路硬件設(shè)計是基于射頻電路，使用315 916MHz 及的頻段。在本項目的研究中，將比較上述頻段， 依據(jù)低功耗、高可靠性、傳輸距離在80-150米之間的要求確定所使用的頻段及相應(yīng)的射頻電路，同時著重考慮低功耗的原則。c) .為壓電元件及加速度傳感器提供電荷放大器、高通濾波器等調(diào)理電路，為電阻應(yīng)變元件提供橋路、高通濾波器等調(diào)理電路，為位移計等放大電路等轉(zhuǎn)換電路。為無線傳感節(jié)點設(shè)計信號發(fā)生電路，可產(chǎn)生Lamb波、正弦、脈沖等常用主動監(jiān)測激勵信號，以適應(yīng)主

19、動監(jiān)測的需求。d) .為了能夠組建適用于大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和靜力/疲勞試驗的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點必須滿足尺寸小和低功耗的要求。在本項目的節(jié)點設(shè)計中，將選擇采用小體積的集成芯片和多層抗干擾電路設(shè)計技術(shù)，使得節(jié)點尺寸在x3.0cm以內(nèi)；同時選擇采用低功耗的集成芯片和分立元件設(shè)計電路，配合低功耗軟件設(shè)計技術(shù)使得節(jié)點在休眠模式下能夠達(dá)到一年的工作壽命。項目研究中，還將探索采用 MEMS方法，實現(xiàn)尺寸更小的無線傳感節(jié)點。2) .智能無線傳感節(jié)點軟件操作系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)a) .節(jié)點的軟件部分主要包括操作系統(tǒng)與協(xié)議實現(xiàn)。Berkeley為Mica專門開發(fā)了 TinyOS操作系統(tǒng)，其他可應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的操作

20、系統(tǒng)有uCos以及uCLinix，或者又需要把這幾種操作系統(tǒng)綜合運用。在研究無線傳感器節(jié)點時將比較這些操作系統(tǒng)的性能，以選擇更適合靜力/疲勞試驗和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中無線傳感網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)。另外，低功耗的問題也涉及軟件實現(xiàn)的方法。軟件同時應(yīng)提供電源管理功能，以盡可能充分降低節(jié)點功耗。b) .無線傳感網(wǎng)絡(luò)可采用分級結(jié)構(gòu)，在分級結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被分為簇，每個簇又由一個簇頭和多個簇 成員組成，這些簇頭形成了高一級的網(wǎng)絡(luò)。在高一級的網(wǎng)絡(luò)中，又可以分簇，再次形成更高一級的 網(wǎng)絡(luò)，直至最高級。在分級的結(jié)構(gòu)中，簇頭結(jié)點負(fù)責(zé)簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，它可以預(yù)先指定，也可以由 結(jié)點使用算法選舉產(chǎn)生。每個網(wǎng)絡(luò)簇中都包含傳感節(jié)點，路由

21、處理節(jié)點和接收節(jié)點三個部分。傳感 節(jié)點的任務(wù)是根據(jù)傳感點需要采集不同的所需要的物理量，如溫度，壓力，濕度等等，路由節(jié)點主 要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的路由，接收節(jié)點主要負(fù)責(zé)信號的接收和處理。為降低對每個節(jié)點的功耗需求，可采用 多跳路由的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簇之間的連接。3) .無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究a).對面向結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和靜力/疲勞試驗的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將分為基礎(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)層、,包括每個傳感器的軟、數(shù)據(jù)管理與處理層、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境層和應(yīng)用層。基礎(chǔ)層以傳感器集合為核心硬件資源。基礎(chǔ)層的功能包括監(jiān)測感知對象、采集感知對象的信息、傳輸發(fā)布信息以及初步的信息處理。網(wǎng)絡(luò)層以通信網(wǎng)絡(luò)為核心，功能是實現(xiàn)傳感器與傳感器、

22、傳感器與用戶之間的通信,網(wǎng)絡(luò)層包括通信網(wǎng)絡(luò)、支持網(wǎng)絡(luò)通信的各種協(xié)議和軟、硬件資源。數(shù)據(jù)管理與處理層是以數(shù)據(jù)管理與處理軟 件為核心，包括支持?jǐn)?shù)據(jù)的采集、存儲、查詢、分析等各種數(shù)據(jù)管理，為用戶決策提供有效的幫助。應(yīng)用開發(fā)環(huán)境層作為最底下的三層和應(yīng)用層之間的過渡，為用戶能夠在基礎(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)管理 與處理層的基礎(chǔ)上開發(fā)各種傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件提供有效的軟件開發(fā)環(huán)境和軟件工具。應(yīng)用層由各 種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件系統(tǒng)構(gòu)成。b). Zigbee 是在原有 IEEE Compliant Radio 協(xié)議的基礎(chǔ)上由 Ember, Freescale, Honeywell. In ve nsys, Mitsubishi

23、, Motorola, Philips and Samsu ng等八個公司聯(lián)合提岀并改進(jìn)的世界上第一個專為實現(xiàn)遠(yuǎn)地測控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這個協(xié)議的最大優(yōu)點就是比較好的考慮了無 線傳感網(wǎng)絡(luò)的功耗問題，同其他已有的協(xié)議相比，如藍(lán)牙、IEEE，該協(xié)議可有效降低無線傳感網(wǎng)絡(luò)的功耗。另外該協(xié)議的安全性、容錯性也較好，適合節(jié)點數(shù)目較多的網(wǎng)絡(luò)。在本項目的研究中，將 研究并應(yīng)用乙gbee協(xié)議，并比較今后可能岀現(xiàn)的其他協(xié)議，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和靜力/疲勞試驗系統(tǒng)中的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。4) .基于智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)的靜力/疲勞試驗方法、準(zhǔn)則及健康監(jiān)測方法a) . 參考軍機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞試驗大綱及規(guī)范，設(shè)計基

24、于智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)的靜力/疲勞試驗流 程；對傳感網(wǎng)絡(luò)多節(jié)點的測試采用物理時鐘同步方法進(jìn)行同步，同時研究飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞試驗 時的加載與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點測試的協(xié)調(diào)方法。b) .參考常規(guī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，研究基于智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)的的結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測及損傷識別方法。5) .基于智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)的靜力/疲勞和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實驗研究依托中航一集團(tuán)全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力/疲勞航空科技重點實驗室，選取典型的航空結(jié)構(gòu)試驗件，如飛機(jī)大型壁板、盒段，進(jìn)行上述無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和靜力/疲勞試驗中的功能驗證，同時通過實驗，研究對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的評價方法，通過實驗完善基于智能無線傳感網(wǎng)絡(luò)的靜 力/疲勞試驗方法、準(zhǔn)則及健

25、康監(jiān)測方法?？尚行苑治觯貉芯克枷霝樯暾堈咴谘芯苛怂趯嶒炇蚁嚓P(guān)課題組成員所積累的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提岀的，這些經(jīng)驗包括了十幾年有關(guān)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究經(jīng)驗及對無線傳感網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)外最新研究進(jìn)展的把握。研究方案也參考了大量國際上無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新進(jìn)展，方法比較成孰。申請者的指導(dǎo)老師及相關(guān)課題組成員一直長期從事結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、傳感技術(shù)、信號信息處理及人工智能等方面的研究，在這方面具有較豐富的經(jīng)驗并已取得不少進(jìn)展，其中在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方面的研究成果先后獲國家發(fā)明三等獎1項及其他省部級科技進(jìn)步獎6項，這些進(jìn)展有一些可在本項目的研究中加以應(yīng)用。課題的前期準(zhǔn)備充分，申請者所在的課題組較熟悉國外的相關(guān)產(chǎn)品。申請者所在

26、實驗室已于2002年從美國Cross Bow公司購買了 2套MOTEMICA無線傳感器開發(fā)平臺，2004年又購買了 2套 MOTE MICA系統(tǒng)，為實踐實驗方案提供了良好的平臺。課題組成員已熟悉該套 系統(tǒng)的全部性能及相關(guān)Tin yOS軟件操作系統(tǒng)。申請者所在實驗室已經(jīng)利用該無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同多主體協(xié)作技術(shù)結(jié)合初步構(gòu)成了一個分布式結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)連接件失效和集中載荷的定位監(jiān)測，該系統(tǒng)已于2004申請了國家發(fā)明專利（專利申請?zhí)枺海?。申請者所在課題組已經(jīng)在完全熟悉Mote軟硬件的基礎(chǔ)上，初步研制岀我們自己的無線傳感節(jié)點，圖一為所初步研制的無線傳感節(jié)點照片，這套系統(tǒng)的性能與 Mica系統(tǒng)相當(dāng)。

27、申請者參與了這套無線傳感節(jié)點的研制工作，主要參與了A/D轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路、電源及其電源管理電路的設(shè)計和封裝工作，有基于此基礎(chǔ)開發(fā)創(chuàng)新的能力。圖一初步研制的無線傳感器節(jié)點本項目組所在的南京航空航天大學(xué)航空科技智能材料與結(jié)構(gòu)重點實驗室長期以來一直集中從 事智能材料結(jié)構(gòu)方面的研究，取得了一批高水平研究成果，同德國宇航院、美國斯坦福大學(xué)、馬里 蘭大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)、加拿大航空航天研究院、印度宇航院等國際同行建立有長期合作交流關(guān)系。 這些國際合作非常有助于課題組了解最新國際研究動態(tài)，不斷完善研究方案。此外課題組成員以思 想活躍，精力充沛的青年人為主，為課題的完成提供了人員的保障。因此本項目的研究是可

28、行的。4. 項目的特色與創(chuàng)新點（50字以內(nèi)）研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和強(qiáng)度試驗的新方法，針對飛機(jī)靜力/疲勞試驗展開探索以彌補(bǔ)領(lǐng)域空白。5. 對項目的興趣所在和已有的知識積累或?qū)嵺`基礎(chǔ)申請者和課題組成員通過大一、大二兩學(xué)年的學(xué)習(xí)，已經(jīng)掌握了模擬電路、數(shù)字電路、材料力 學(xué)及C+等程序語言等與所申請的項目研究相關(guān)的各科知識。其中，課題組成員秦顯慧已經(jīng)大量閱讀學(xué)習(xí)了有關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、編寫程序等方面的資料，并且有 過硬的編程能力，開始嘗試編寫無線節(jié)點接收發(fā)送所需協(xié)議；成員張紅通過閱讀相關(guān)書籍，熟悉了 電路設(shè)計應(yīng)用軟件的使用方法以及了解了節(jié)點的理論結(jié)構(gòu)后，已經(jīng)進(jìn)入實驗室開始了設(shè)計工作。申請者已

29、經(jīng)在南京航空航天大學(xué)智能材料研究所參與研究工作了一段時間，對這個項目已經(jīng)比 較熟悉。在此期間，申請者參與了已經(jīng)初步研制出的無線傳感節(jié)點的研制工作，主要參與了A/D轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路、電源及其電源管理電路的設(shè)計和封裝工作，有基于此基礎(chǔ)開發(fā)創(chuàng)新的能力。 申請者已有研究成果以會議文章的形式在國內(nèi)會議上交流匯報，近期的會議有由交通部科教司組織 召開的“大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警及狀態(tài)評估技術(shù)研討會”。申請者目前正在參加開發(fā)高精度無線 傳感器節(jié)點的研究，預(yù)期達(dá)到測試精度達(dá)到%測量范圍達(dá)士 5000微應(yīng)變。申請者和課題組成員對所申請項目涉及的領(lǐng)域非常感興趣，并且在這個項目上投入了很大的熱情和精力，努力做岀創(chuàng)新的成 果，獲得預(yù)期的成績。申請者的指導(dǎo)老師及所在實驗室在無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究方面具有良好的研究基礎(chǔ)和積累，能夠?qū)Ρ卷?目的順利實施提供充分的實