数学家提出了无线纳米传感网络的新设计

RUDN大学的数学家开发了一种从无源无线纳米传感器收集数据的新方法。这些设备测量对象的参数并将其转换为信号。他们使用微观的纳米元素，并且没有完整的电池组。数学家用网关建模了一个实验，该网关是在无人飞机的基础上建立的。结果表明，与此类网关的集成可以通过灵活而动态的无人机路线为发射机提供便捷的无线电力传输，并能毫无阻碍地收集信息。该文章发表在《计算机通信》杂志上。

无源纳米传感器可在多种情况下使用：从监视身体状态到研究土壤，空气或诸如管道，水坝或堤防之类的物体。但是这些传感器的功能有限，因为它们没有电池和处理器。为了向传感器提供足够的能量，我们需要能够执行此任务的机制。另外，需要用于从传感器收集数据的设备。RUDN大学的数学家Rustam Pirmagomedov和Mikhail Blinnikov建议使用基于无人驾驶飞机的纳米网关将收集到的信息传输给他们，并提供对被观察物体的连续在线监视。

纳米传感器由几个部分组成：纳米节点(传感器)，纳米路由器和纳米/微网关。纳米节点使用辐射纳米路由器的电磁波收集数据，并将这些波转换为能量进行操作。

纳米路由器从传感器读取信息，微网关负责获取数据。石墨烯天线提供了一种无线网络，该天线能够发送和接收THz频带内的辐射。

RUDN大学的数学家使用模拟器在500 * 500米的条件场上进行了模拟。用于在预定位置或以随机顺序安装传感器的飞机。第一种选择需要更长的时间，但是需要更少的传感器来覆盖该区域。第二种选择速度更快，但是它需要更多的传感器，并且数据收集方案可能变得异构。

网关有条件地集成到了飞过现场，发出电磁波并从传感器收集信息的设备中。每个传感器都在其平方米上测量环境的温度，湿度，pH值。RUDN大学的数学家考虑了0.1至0.15 THz的载波频率，计算了传感器在不同无人机速度和不同电磁辐射半径下接收能量的时间以及数据传输的时间。

在最小辐射半径为0.6 m且无人机最低速度为1 m / sec的情况下，无人机服务1公顷的时间约为2.5秒。随着速度的增加或半径0.2 m / s的每次扩展，无人机的操作时间会减少。在高速下，传感器没有时间存储能量，而半径的扩展减少了天线增益并减少了传输到传感器的能量。因此，无人机的运行速度取决于其飞行速度和电磁辐射的半径。

因此，可以使用基于无人驾驶飞机的纳米网关。与地面网关相比，它具有优势，后者无法根据障碍物移动或选择便利的路线。

由于无源无线纳米传感器网络和无人机的集成已显示出积极的成果，因此RUDN大学的数学家将继续研究其功能。在不久的将来，研究人员计划考虑到天气情况和无人机可能遇到的障碍，对传感器和网关的联合工作进行模拟。纳米技术进一步扩大了此类网络的范围，在大范围，灾区或难以到达的地方，这种网络对人们工作造成不便或危险。因此，该领域专家的研究对于发展环境控制至关重要的领域非常重要。

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