本项目研究的主要内容有智能自组织传感器网络体系结构与通信模式设计理论;智能自组织传感器网络各层协议算法的设计与实现方法研究;网络性能评价指标体系等方面的内容。通过本课题的研究,为具有规模可扩展性、环境适应性和充分节能需求的新一代分布式智能自组织传感器网络,设计通信结构和网络算法,建立网络性能评价体系;设计分布式传感器网络仿真平台,通过仿真验证所提方法的性能和有效性,为未来形成自主知识产权的分布传感器网络通信协议提供关键技术支持;针对有实际应用背景的系统,验证在复杂环境中,智能传感器网络自适应组网和协同完成监控任务的能力。为MEMS传感器系统、多机器人自主协调控制等各类系统在国防和国民经济各行业的应用,提供通信技术和系统理论的支持。
针对无线传感器网络面临的无中心控制、资源受限、应用环境不可预知等挑战性问题,课题组在深入分析其中科学问题的基础上,系统地总结了各项研究内容间的逻辑关系,提出了无线传感器网络的体系结构,对无线传感器网络的节能机制、高可靠传输机制和自组织机制进行了全面的研究。针对低能耗运行问题,突破传统协议设计的严格分层结构,提出了跨层协议优化设计思想,设计了包括MAC、路由、时间同步和数据存储在内的传感网节能运行机制;针对多跳数据传输的实时性和可靠性等瓶颈问题,创新性地提出了直序扩频与跳频扩频相结合的高可靠通信架构,并在该架构下设计了协同慢跳频方法、链路状态敏感的Mesh路由算法和分布式链路调度等方法;针对长期无人值守环境的目标检测与跟踪问题,提出了基于动态联盟结构的自组织机制,设计了具有实时特征的分布式信息处理方法;开发了仿真平台和物理实验系统,建立了支撑无线传感器网络技术研究的基础平台。上述研究成果直接支持了面向工业应用的无线技术标准制定,填补了国内空白,达到世界先进水平;在集装箱安全监测、温室环境监测中得到应用,为海关提供了绿色通关的创新模式,并为发展低成本精细农业技术提供了有益探索。