Optimales Design und Entwicklung von drahtlosen und optischen Sensornetzwerken

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Anke Schmeink
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325573538

Ein WSN besteht aus vielen dicht besetzten Sensorknoten, die oft zufällig in einem Gebiet verteilt sind. Die Sensorknoten sind klein und haben eine geringe Kapazität und begrenzte Leistung. Aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums in den Bereichen Kontrolle, Militär, Lebensraumüberwachung usw. haben sie in den letzten zehn Jahren in der Forschung große Beachtung gefunden. Der Zweck eines WSN ist es, Daten über ein Phänomen von vielen Sensorknoten zu sammeln und sie zur weiteren Verarbeitung an den Senkknoten oder ein Fusionszentrum weiterzuleiten, was über Multi-Hop-Relais durchgeführt werden kann. Die Sensoren können entweder optische Sensoren sein, die auf den optischen Frequenzbereichen arbeiten, oder Hochfrequenzsensoren. In einem WSN hat die Strategie der Sensorbereitstellung einen großen Einfluss auf die Leistung des Netzwerks und seine effektive Lebensdauer. In diesem Vorhabenuntersuchen wir zunächst das optimale Problem des Sensoreinsatzes in drei Dimensionen. Ziel ist es, praktische Lösungen in geschlossener Form für solche Bereitstellungsschemata zu finden,die oft durch nicht-konvexe Optimierungsprobleme modelliert werden. Die Ergebnisse dieses Teils sind von erheblicher Bedeutung für die Praxis und können auf Nicht-WSN-Felder erweitert werden, wie z.B. die optimale Sender- und Empfängerpositionierung in Mobilfunksystemen. Zweitens zielen wir darauf ab, die Erfassungszeit in einem WSN zu minimieren, in dem alle Sensoren auf dem gleichen Frequenzband arbeiten und gleichzeitig Daten übertragen. Die Ergebnisse sind wichtig für sofortige Multi-Target-Detektionstechniken in extrem verzögerungs- und frequenzgerechten Anwendungen. Genauer gesagt, ist die Mehr-Ziel-Erkennung in dem Netzwerk in Echtzeit, wobei Frequenz-Division Multiplexing nicht benutzt wird. Der vorgeschlagener Ansatz unterscheidet sich ebenfalls vom konventionellen Code Division Multiplexing. Die Praktikabilität unserer Ansätze wird durch eine experimentelle Validierung überprüft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen