隨著物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),制造業(yè)的數(shù)字化(我們稱之為工業(yè)4.0),以及我們經(jīng)濟(jì)和社會各個領(lǐng)域不斷增加的數(shù)字化轉(zhuǎn)型努力,隨著智能傳感器在各行各業(yè)的利用,傳感器市場的發(fā)展速度更快。
事實上,在某種程度上,智能傳感器是真正的物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。在物聯(lián)網(wǎng)部署的這個階段,許多人仍然關(guān)注用這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來定義的物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)通常被視為一些連接的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò),根據(jù)定義,其中包括智能傳感器。好吧,這些設(shè)備是傳感設(shè)備。
因此,它們包含傳感器和其他技術(shù),可以測量某些東西并將測量的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù),然后以不同的方式使用。應(yīng)用程序的目的和上下文(例如,使用哪種連接技術(shù))決定了需要哪些傳感器以及所需的功能。
什么是傳感器?
傳感器是一種檢測并響應(yīng)來自物理環(huán)境的某種類型輸入的設(shè)備。輸入可以是光,熱,運(yùn)動,潮濕,壓力或任何其他環(huán)境現(xiàn)象。輸出通常是在傳感器位置轉(zhuǎn)換為人類可讀顯示器的信號,或通過網(wǎng)絡(luò)以電子方式傳輸以進(jìn)行讀取或進(jìn)一步處理。
傳感器在物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它們使得創(chuàng)建一個生態(tài)系統(tǒng)來收集和處理有關(guān)特定環(huán)境的數(shù)據(jù)成為可能,以便可以更輕松,更有效地對其進(jìn)行監(jiān)視,管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)傳感器用于家庭,現(xiàn)場,汽車,飛機(jī),工業(yè)環(huán)境和其他環(huán)境。傳感器彌合了物理世界和邏輯世界之間的鴻溝,充當(dāng)計算基礎(chǔ)設(shè)施的眼睛和耳朵,該基礎(chǔ)設(shè)施分析并從傳感器收集的數(shù)據(jù)。
物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)
傳感器有哪些類型?
傳感器可以分為多種方式。一種常見的方法是將它們分類為主動或被動。有源傳感器是需要外部電源才能響應(yīng)環(huán)境輸入并產(chǎn)生輸出的傳感器。例如,氣象衛(wèi)星中使用的傳感器通常需要一些能量來源來提供有關(guān)地球大氣層的氣象數(shù)據(jù)。
另一方面,無源傳感器不需要外部電源來檢測環(huán)境輸入。它依靠環(huán)境本身來獲得動力,使用光或熱能等來源。一個很好的例子是水銀基玻璃溫度計。汞會隨著溫度的波動而膨脹和收縮,導(dǎo)致玻璃管中的汞含量更高或更低。外部標(biāo)記提供了一個人類可讀的儀表,用于查看溫度。
某些類型的傳感器,如地震和紅外光傳感器,有主動和被動兩種形式。部署傳感器的環(huán)境通常決定了哪種類型最適合應(yīng)用。
對傳感器進(jìn)行分類的另一種方法是根據(jù)傳感器產(chǎn)生的輸出類型,根據(jù)它們是模擬的還是數(shù)字的。模擬傳感器將環(huán)境輸入轉(zhuǎn)換為輸出模擬信號,這些信號是連續(xù)且不斷變化的。燃?xì)鉄崴髦惺褂玫臒犭娕继峁┝四M傳感器的一個很好的例子。熱水器的指示燈持續(xù)加熱熱電偶。如果指示燈熄滅,熱電偶將冷卻,發(fā)送不同的模擬信號,指示氣體應(yīng)關(guān)閉。
與模擬傳感器相比,數(shù)字傳感器將環(huán)境輸入轉(zhuǎn)換為以二進(jìn)制格式(1s和0s)傳輸?shù)碾x散數(shù)字信號。數(shù)字傳感器在所有行業(yè)中都變得相當(dāng)普遍,在許多情況下取代了模擬傳感器。例如,數(shù)字傳感器現(xiàn)在用于測量濕度,溫度,大氣壓力,空氣質(zhì)量和許多其他類型的環(huán)境現(xiàn)象。
與有源和無源傳感器一樣,某些類型的傳感器(如熱傳感器或壓力傳感器)有模擬和數(shù)字兩種形式。在這種情況下,傳感器運(yùn)行的環(huán)境通常也決定了哪個是最佳選擇。
傳感器通常也按其監(jiān)測的環(huán)境因素類型進(jìn)行分類。以下是一些常見示例:
加速度計。這種類型的傳感器可以檢測重力加速度的變化,從而可以測量傾斜,振動,當(dāng)然還有加速度。加速度計傳感器廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),從消費(fèi)電子到專業(yè)體育,再到航空航天。化學(xué)的。化學(xué)傳感器檢測介質(zhì)(氣體、液體或固體)中的特定化學(xué)物質(zhì)。化學(xué)傳感器可用于檢測農(nóng)田中的土壤養(yǎng)分水平,房間中的煙霧或一氧化碳,水體中的pH值,某人呼吸中的酒精含量或任何其他情況下。例如,汽車排放控制系統(tǒng)中的氧傳感器將監(jiān)測汽油與氧氣的比例,通常通過產(chǎn)生電壓的化學(xué)反應(yīng)。發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的計算機(jī)讀取電壓,如果混合物不是最佳的,則重新調(diào)整比率。濕度。這些傳感器可以檢測空氣中水蒸氣的水平,以確定相對濕度。濕度傳感器通常包括溫度讀數(shù),因為相對濕度取決于空氣溫度。這些傳感器廣泛用于各種行業(yè)和設(shè)置,包括農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、數(shù)據(jù)中心、氣象學(xué)以及供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC)。水平。液位傳感器可以確定物理物質(zhì)的液位,如水、燃料、冷卻劑、谷物、肥料或廢物。例如,駕駛者依靠他們的氣體水平傳感器來確保他們不會最終被困在路邊。液位傳感器也用于海嘯預(yù)警系統(tǒng)。運(yùn)動。運(yùn)動探測器可以感知特定空間(檢測領(lǐng)域)內(nèi)的物理運(yùn)動,并可用于控制燈光、攝像頭、停車門、水龍頭、安全系統(tǒng)、自動開門器和許多其他系統(tǒng)。傳感器通常發(fā)出某種類型的能量 - 例如微波,超聲波或光束 - 并且可以檢測能量流何時被進(jìn)入其路徑的物體中斷。光學(xué)的。光學(xué)傳感器,也稱為光電傳感器,可以檢測光譜中不同點(diǎn)的光波,包括紫外光,可見光和紅外光。光學(xué)傳感器廣泛用于智能手機(jī)、機(jī)器人、藍(lán)光播放器、家庭安全系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備和各種其他系統(tǒng)。壓力。這些傳感器檢測液體或氣體的壓力,廣泛用于機(jī)械、汽車、飛機(jī)、HVAC系統(tǒng)和其他環(huán)境。它們還通過測量大氣壓力在氣象學(xué)中發(fā)揮重要作用。此外,壓力傳感器可用于監(jiān)測氣體或液體的流量,通??梢哉{(diào)節(jié)流量。接近。接近傳感器檢測物體的存在或確定物體之間的距離。接近監(jiān)視器用于電梯、裝配線、停車場、零售店、汽車、機(jī)器人和許多其他環(huán)境。溫度。這些傳感器可以識別目標(biāo)介質(zhì)的溫度,無論是氣體、液體還是空氣。溫度傳感器用于各種設(shè)備和環(huán)境,如電器、機(jī)械、飛機(jī)、汽車、計算機(jī)、溫室、農(nóng)場、恒溫器和許多其他設(shè)備。觸摸。觸摸傳感設(shè)備檢測受監(jiān)控表面上的物理接觸。觸摸傳感器廣泛用于電子設(shè)備中,以支持觸控板和觸摸屏技術(shù)。它們還用于許多其他系統(tǒng),如電梯、機(jī)器人和皂液器。
以上只是跨環(huán)境和設(shè)備內(nèi)部使用的各種類型的傳感器中的一部分。但是,這些類別都不是嚴(yán)格的黑白分明的。例如,跟蹤材料液位的液位傳感器也可以被視為光學(xué)或壓力傳感器。還有很多其他類型的傳感器,例如那些可以檢測負(fù)載,應(yīng)變,顏色,聲音和各種其他條件的傳感器。事實上,傳感器已經(jīng)變得如此普遍,以至于它們的使用往往很少被注意到。
感知和 V2V 通信傳感器之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)
攝像頭與車對車 (V2V) 通信傳感器之間基于馬氏距離的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法的實驗實現(xiàn)。所實現(xiàn)的算法具有較低的計算復(fù)雜度和實時運(yùn)行的能力。
車輛、基礎(chǔ)設(shè)施和其他交通參與者之間的連接為汽車安全應(yīng)用帶來了新的維度。很快,所有新生產(chǎn)的汽車都將配備車聯(lián)網(wǎng) (V2X) 通信調(diào)制解調(diào)器以及現(xiàn)有的高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS)。必須識別相同目標(biāo)的不同傳感器測量值(數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)),以便可靠地將連接性用作安全功能以及標(biāo)準(zhǔn) ADAS 功能??紤]到攝像頭是 ADAS 系統(tǒng)最常用的傳感器,在本文中,我們提出了攝像頭與車對車 (V2V) 通信傳感器之間基于馬氏距離的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法的實驗實現(xiàn)。所實現(xiàn)的算法具有較低的計算復(fù)雜度和實時運(yùn)行的能力。人們可以將所提出的算法用于傳感器融合算法或 ADAS 模塊中的高級決策應(yīng)用。