《複雜環境中的物聯網連通性及通信容量研究》是依託同濟大學，由劉兒兀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複雜環境中的物聯網連通性及通信容量研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉兒兀
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
當今信息技術發展正經歷著從網際網路到物聯網的跨越，但目前物聯網研究基本集中於與人們工作生活直接相關的環境，針對複雜環境（如礦井、水下、隧道、建築、森林、戰場等障礙物繁多或無線信道惡劣的環境）的研究相對較少。在複雜環境中，由於信號無法有效穿透介質的原因，物聯網的連通性得不到保證，其“萬物互連”的願景無法實現。本課題針對物聯網在複雜環境中的部署開展研究，首先利用前期研發的深穿透通信技術（實現了數百米的介質穿透深度）提出異構網路組網方案，之後為其設計健壯的拓撲，滿足網路互連要求。在巨觀的連通性分析的基礎上，本課題進一步探索微觀的通信容量。有別於無線網路的傳統分析方法，本課題結合無線通信、磁感應通信、複雜網路等跨學科知識，同時從巨觀和微觀角度對物聯網展開研究，對於推動物聯網發展以及研究異構網路關鍵技術，均具有重要的理論意義和廣泛的使用價值。本課題的研究將為複雜環境的物聯網部署提供理論基礎和研發思路。
結題摘要
項目背景：當今信息技術發展正經歷著從網際網路到物聯網的跨越，但目前物聯網研究基本集中於與人們工作生活直接相關的環境，針對複雜環境（如礦井、水下、隧道、建築、森林、戰場等障礙物繁多或無線信道惡劣的環境）的研究相對較少。在複雜環境中，由於信號無法有效穿透介質的原因，物聯網的連通性得不到保證，其“萬物互連”的願景無法實現。在上述背景下，本課題針對物聯網在複雜環境中的部署開展研究。主要研究內容：（1）磁通信性能研究，包括載波頻率選擇、天線設計、互感等效模型，對磁通信的信號傳播模型、穿透深度以及信道容量等性能進行分析；（2）連通性分析，利用複雜網路和滲流論，分析網路的物理連通性和邏輯連通性；（3）基於磁信號的定位系統設計，研究包括磁信號、無線信號、視覺信號、感測器信號在內的多源融合定位框架。重要結果：（1）磁通信方面：提出了磁通信網路的性能分析模型；獲得了網路無孤立節點的機率的解析表達式；簽約劍橋大學出版社撰寫首個磁通信專著“Magnetic Communications--Theory and Applications”；（2）覆蓋最佳化和連通性分析方面：推導獲得自組織磁通信網的有效覆蓋範圍公式；提出了能量感知的擇優連線模型EPA；提出了降結構洞模型RSH；推導得到認知無線電網路中的SU和PU節點密度的關係；（3）定位系統設計方面：提出多源融合室內定位技術框架DWELT，技術性能優異；關鍵數據：1、實現在第一屆以及第二屆中國國際進口博覽會的套用，總服務面積近300萬平方米，總服務人次近50萬；2、發表/提交期刊論文和會議論文21篇；申請/授權專利15項；3、獲得2016年微軟全球室內定位技術大賽冠軍；獲得2018年微軟全球室內定位大賽亞軍；獲得2016年中國國際工業博覽會創新銀獎；獲得2018年首屆高校創新創業創造優秀成果一等獎；獲得2018年中國“網際網路+”創新創業大賽全國金獎；代表中國參加2019年中美英三國重大問題挑戰論壇；參加2019年聯合國WSIS無障礙峰會；科學意義：通過探索基於磁信號的傳輸技術和連通性增強方法，有助於解決複雜環境下的通信和導航定位問題，對於6G時代進行“通導一體”的設計，以及複雜環境下的組網，具有較好的參考價值。
