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第1章 网络化智能传感技术基础与研究进展1

1.1 智能传感器及技术功能特点1

1.1.1 智能传感器的概念1

1.1.2 智能传感器的基本结构2

1.1.3 智能传感器技术功能特点3

1.2 典型的智能传感技术及发展趋势6

1.2.1 IEEE 1451网络化智能传感技术6

1.2.2 模糊传感器技术9

1.2.3 多传感器数据融合技术11

1.2.4 智能传感技术发展趋势13

1.3 网络智能传感技术相关研究现状14

1.3.1 智能传感系统建模方法14

1.3.2 多传感信息预处理技术17

1.3.3 多传感信息建模自校正方法20

1.3.4 传感信息传输与实时预测方法27

1.3.5 网络化协同传感技术28

1.4 本章小结32

第2章 网络化传感系统建模设计方法33

2.1 多参数网络化智能传感系统模型33

2.2 多参数网络化智能传感系统建模实现34

2.2.1 智能传感系统传感用例模型图与协作图35

2.2.2 TEDS配置与传感器初始化36

2.2.3 UML系统部署建模38

2.3 网络化智能传感系统数据交换39

2.3.1 数据交换动态描述39

2.3.2 数据统一建模40

2.4 室内微环境监测系统应用例41

2.4.1 室内微环境监测系统建模42

2.4.2 室内微环境监测系统数据交换43

2.5 海洋环境监测系统应用例45

2.5.1 渔业海洋环境多参数监测子系统模型45

2.5.2 多参数监测子系统的TEDS配置47

2.5.3 海洋水环境监测系统实现49

2.6 高精度智能应变检测仪的开发51

2.6.1 高精度智能应变检测仪模型52

2.6.2 高精度可编程基准源53

2.6.3 高精度测量与数据转换54

2.6.4 实验测试55

2.7 本章小结57

第3章 基于多项式外模型-内模型NPLS的多传感信息预处理与建模59

3.1 基于多项式外模型-内模型NPLS的多传感信息预处理与建模框架59

3.1.1 PLS回归分析方法的外模型与内模型60

3.1.2 多项式外模型-内模型NPLS建模方法的模型结构63

3.2 基于PLS的多传感信息预处理64

3.2.1 基于变量投影重要性-PLS回归系数变量筛选方法64

3.2.2 变量筛选准则△Eι的计算66

3.2.3 基于PLS回归系数的试验设计68

3.3 多项式外模型-内模型NPLS的数学建模过程69

3.4 多项式外模型-内模型NPLS方法在多传感信息系统中的应用流程71

3.5 鱼类超微弱发光检测应用73

3.5.1 基于PLS的多传感信息预处理74

3.5.2 多项式外模型-内模型NPLS建模仿真77

3.6 本章小结78

第4章 多维传感信息自校正技术80

4.1 多传感信息自校正模型80

4.2 传感信息自评估技术81

4.3 基于多尺度逼近的多传感信息解耦自校正技术83

4.3.1 传感信息尺度特征估计方法83

4.3.2 多传感信息插值解耦自校正方法86

4.3.3 基于预估准确度目标的解耦分辨阈值δ确定89

4.4 基于方差可靠性的分辨阈值自适应解耦90

4.5 基于多节点样条和TEDS的多传感信息自校正94

4.5.1 多节点样条插值94

4.5.2 基于TEDS的多维空间插值自校正95

4.6 试验及应用95

4.6.1 传感信息自评估试验96

4.6.2 基于多尺度逼近的解耦自校正技术仿真分析97

4.6.3 基于方差可靠性的分辨阈值自适应解耦仿真99

4.6.4 多维空间插值方法在机器人示教中的应用102

4.7 本章小结106

第5章 传感信息动态预测方法108

5.1 网络化传感系统信息流模型108

5.2 传感信息动态预测模型109

5.3 传感信息快速小波计算110

5.4 小波计算信息的动态预测112

5.4.1 平滑层信息动态预测112

5.4.2 分辨层信息动态预测114

5.5 实现传感器滞后补偿的动态预测算法116

5.6 基于时间同步的网络化传感信息预测118

5.6.1 面向延迟测算的DMTS时间同步技术119

5.6.2 基于分段拟合的时间自校准方法120

5.6.3 异常数据处理121

5.6.4 网络化传感信息实时动态预测补偿122

5.7 动态预测补偿方法性能分析123

5.7.1 小波计算结果分析123

5.7.2 动态预测补偿性能124

5.7.3 滚动混合式多步预测补偿性能125

5.7.4 基于时间同步的网络传感信息预测实验与仿真126

5.8 本章小结130

第6章 网络化多层次协同传感技术132

6.1 感知信号层多传感融合技术132

6.1.1 传感信息的一致性测度133

6.1.2 基于变窗的方差递推估计方法134

6.1.3 基于变窗一致可靠性测度的多传感信息融合135

6.1.4 多传感信息融合计算仿真136

6.2 感知层协同检测业务流调度方法139

6.2.1 WRR调度算法139

6.2.2 WRR算法总体设计140

6.2.3 WRR的优点与缺陷141

6.2.4 WRR的设计与实现141

6.2.5 基于WRR的物联网感知层优化调度方法146

6.2.6 仿真分析149

6.3 物联网系统协同机制151

6.3.1 基于协同学的协同机制引入151

6.3.2 协同测量动力学方程的建立及推导153

6.3.3 基于协同测量机理模型的决策方法156

6.3.4 基于协同测量机理模型决策的应用161

6.4 本章小结163

第7章 基于智能传感节点的网络化检测系统研制及试验165

7.1 用于多传感网络化检测模型的嵌入式智能传感节点165

7.1.1 嵌入式智能检测节点硬件设计166

7.1.2 DSP信息处理与ARM网络通信实现170

7.2 基于C/S模式的网络检测平台173

7.2.1 网络检测平台的软件结构与运行机制174

7.2.2 基于XML的跨平台数据交换技术176

7.2.3 基于XML数据的检测平台实时数据库技术177

7.3 在流程工业生产过程中的初步应用179

7.3.1 乙醇在线检测传感模式与试验装置179

7.3.2 在发酵过程中的检测试验与初步应用181

7.4 网络化检测初步应用与结果分析188

7.5 在精馏过程中的建模应用190

7.5.1 试验与PLS预处理190

7.5.2 多项式外模型-内模型NPLS建模应用192

7.6 本章小结193

参考文献194