Wiskundigen van de RUDN University hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het verzamelen van gegevens van passieve draadloze nanosensoren. Deze apparaten meten de parameters van objecten en zetten deze om in een signaal. Ze gebruiken microscopisch kleine nano-elementen en hebben geen geïntegreerd batterijpakket. Wiskundigen hebben een experiment gemodelleerd met gateways, die zijn gemaakt op basis van onbemande luchtvaartuigen. Het toonde aan dat integratie met dergelijke gateways een gemakkelijke draadloze stroomoverdracht naar de zender en ongehinderde informatieverzameling via flexibele en dynamische droneroutes kan bieden. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Computer Communications.

Passieve nanosensoren kunnen in verschillende situaties nuttig zijn:van het bewaken van de toestand van het lichaam tot het bestuderen van de bodem, lucht of voorwerpen zoals pijpleidingen, dammen, of dijken. Maar de mogelijkheden van deze sensoren zijn beperkt, omdat ze geen batterijen en processors hebben. Om de sensoren van voldoende energie te voorzien, we hebben mechanismen nodig die deze taak kunnen uitvoeren. In aanvulling, apparaten nodig om gegevens van sensoren te verzamelen. RUDN Universitaire wiskundigen, Rustam Pirmagomedov en Michail Blinnikov, voorgesteld om nanogateways op basis van onbemande vliegtuigen te gebruiken om de verzamelde informatie aan hen door te geven en om geobserveerde objecten continu online te monitoren.

De nanosensoren bestaan ​​uit verschillende onderdelen:nano-nodes (sensoren), nano-routers en nano/microgateways. Nano-knooppunten verzamelen gegevens met behulp van elektromagnetische golven die nano-routers uitstralen en transformeren deze golven ook in energie voor gebruik.

Nano-routers lezen informatie van sensoren en microgateways zijn verantwoordelijk voor het verkrijgen van de gegevens. Een draadloos netwerk wordt verzorgd door grafeenantennes, die straling in de THz-band kunnen verzenden en ontvangen.

Wiskundigen van de RUDN University hebben een simulatie uitgevoerd met een simulator op een conditioneel veld van 500*500 meter. Het vliegtuig dat wordt gebruikt voor de installatie van sensoren op vooraf bepaalde punten of in een willekeurige volgorde. De eerste optie duurt langer, maar vereist minder sensoren om het veld te dekken. De tweede optie is sneller, maar het vereist meer sensoren, en het gegevensverzamelingsschema kan heterogeen worden.

De gateways waren voorwaardelijk geïntegreerd in apparaten die over het veld vlogen, uitgezonden elektromagnetische golven en verzamelde informatie van sensoren. Elke sensor meet de temperatuur, vochtigheid, pH van de omgeving op zijn vierkante meter. Wiskundigen van de RUDN University beschouwden draaggolffrequenties van 0,1 tot 0,15 THz, berekende de tijd van ontvangst van energie door sensoren en de tijd van gegevensoverdracht bij verschillende snelheden van drones en verschillende stralen van elektromagnetische straling.

Met de kleinste stralingsstraal van 0,6 m en de laagste snelheid van de drone 1 m/sec, de tijd van de drone om 1 hectare te bedienen was ongeveer 2,5 seconden. Bij een verhoging van de snelheid of bij elke verlenging in de straal van 0,2 m/s, de bedrijfstijd van de drone nam af. Bij hoge snelheden, de sensoren hadden geen tijd om energie op te slaan, en een uitbreiding van de straal verminderde de antenneversterking en verminderde de hoeveelheid energie die naar de sensoren werd verzonden. Dus, de werksnelheid van de drones was afhankelijk van de snelheid van hun vlucht en de straal van elektromagnetische straling.

Dus, het gebruik van nano-gateways op basis van onbemande vliegtuigen was mogelijk. Dit geeft voordelen ten opzichte van grondgateways, die niet kunnen bewegen of geschikte routes kunnen kiezen, afhankelijk van de obstakels in de weg.

Aangezien de integratie van passieve draadloze nanosensornetwerken en drones positieve resultaten heeft opgeleverd, Wiskundigen van de RUDN University zullen de mogelijkheden ervan blijven bestuderen. In de nabije toekomst plannen onderzoekers een simulatie van gezamenlijk werk van sensoren en gateways, rekening houdend met weersomstandigheden en mogelijke obstakels voor de drone. Nanotechnologie breidt de reikwijdte van dergelijke netwerken verder uit waar het onhandig of gevaarlijk is voor een persoon om te werken - in grote gebieden, in rampgebieden of moeilijk bereikbare plaatsen. Daarom, de onderzoeken van specialisten op dit gebied zijn belangrijk voor de ontwikkeling van de gebieden waar milieucontrole belangrijk is.