JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi. Sensorer pratar trådlöst med andra sensorer

Het forskningstrend med många framtidsmarknader

Forskningen i trådlösa sensornät skjuter fart. Det är en framtidsteknik som hittar tillämpningar från hemmets lugna vrå till slagfältet.
Det här är sensornät

Sensornät blir allt intressantare eftersom alla dess deltekniker utvecklas. Memsteknik ger nya sensorer, rf-kretsarna blir mindre och integreras med processorer, som har alltmer sofistikerade strömsparfunktioner.

Och så vidare.

Noderna i ett sensornät är enkla. Intelligensen ligger i samarbetet. Nätet är stryktåligt, inte beroende av enstaka noder. Det kan gärna omorganiseras om noder faller ifrån.

Första uppdraget för sensornätet är att upptäcka nätets topologi. Noderna hittar varandra och tilldelas eventuellt olika roller beroende på var i nätet de är eller vad som sker kring dem.

Gränsen för tillämpningar sätts idag främst av strömförsörjningen. Ju mer kommunikation desto kortare livslängd. Tillämpningar som kommunicerar sällan, kanske en gång om dagen, kan existera i åratal, eller för evigt om solceller används.

Forskarna hittar ständigt nya utmaningar:

o Hur gör man för att hålla reda på ett objekt som rör sig i nätet när indikationerna flyttar sig från sensor till sensor?

o Kan man komprimera data? Samma mätvärde behöver inte sändas på nytt.

o Hur skapar man operativsystem och kommunikationsprogramvara med små fotavtryck?

o Hur kan noderna belastas lika? Om meddelanden ständigt routas samma väg, får samma noder bära tyngsta lasset.
Trådlöst är den stora telekomtrenden. Nu är det sensorernas tur att nätverka utan sladdar.

Forskningsområdet kallas Trådlösa sensornät (wireless sensor networks). Det handlar om smarta sensorer med radiosändare som samarbetar för att samla information om det område de spridits ut i.

Den nuvarande forskningsvågen startade i det amerikanska militära forskningsinstitutet Darpa i slutet av nittiotalet.

Forskarnas vildaste visioner idag handlar om "smart damm" - tusentals datorkorn som sprids i terrängen från flygplan och rapporterar om fiendesoldater eller utvecklingen av en skogsbrand.

USA är fortfarande världsledande på området Trådlösa sensornät. Viktigast är projektet Center for Embedded Networked Sensing (Cens).

-Det är de som skapar, alla vi andra försöker bara hänga med, skrattar Juan Alonso, sensornätsforskare på Sics i Kista.

Men nu vaknar svenska forskares intresse. Finansiering kommer från bland annat Vinnova och EU.

- Idag är den mesta av forskningen simuleringar. Det finns få exempel på riktiga utplaceringar, som visar hur näten fungerar i praktiken. Men vänta ett år så kan du få läsa många rapporter, berätter Juan Alonso.

Juan Alonso har tidigare forskat kring Internetkommunikation. Något som tilltalar honom med sensornäten är att han kan få se sina idéer i skarpt bruk. Att påverka Internets infrastruktur är i praktiken få förunnat.

Det som blåst liv i sensornäten är minityariseringen av processorer och sensorer. Men kanske framför allt att radiochipsen blivit effektivare, vilket är en sidoeffekt av mobiltelefonutvecklingen.

En sensornod innehåller radiodel, processor, strömförsörjning och förstås sensorer, för att noderna ska ha någonting att tala om. Den kan också ha indikatorer och till och med styrdon, för exempelvis automatisk bevattning i intelligenta växthus.

En mycket viktig komponent, som mycket av forskningen handlar om, är programvaran. Särskilt den som styr kommunikationen, eftersom radion äter nästan all energi i många typiska tillämpningar.

Data skickas från nod till nod till periferin där den kan samlas upp av tyngre hårdvara, som kanske skickar den vidare ut på Internet.

Forskarna konstruerar smarta strategier för förmedlingen av datapaket, och för att låta transceivrarna sända och lyssna så lite som möjligt.

En viktig poäng med sensornät i sig är att kommunikationen är billig eftersom noderna bara kommunicerar med sina grannar.

- De kan viska med varandra i stället för att skrika, säger Sten F Andler, professor i distribuerade realtidssystem på Högskolan i Skövde.

Hans forskningsområde är nästa programkomponent, den som analyserar de data som noderna samlat in, "Informationsfusion" kallas det.

- Det handlar om hur man sammanställer information från olika källor för att få mer tillförlitliga data. Det kan lika gärna vara säljsiffror från en varuhuskejda som data från ett sensornät, säger Sten F Andler.

Ett omtalat projekt - Great Duck Island - studerar både ankor och sensornät i sig. Termogivare ska ange när ankorna befinner sig i sina hålor. Men skillnaden i temperatur är så liten att den överröstas av brus.

Det är en nyttig läxa. Inte ens i detta enklast tänkbara scenario, anka "inne" eller "ute" kan användbar 'nformation tas fram ur sensordata.

Jämför detta med ett sofistikerat sensornät som kan behöva tolka data från mängder av sensorer av olika typ till en beskrivning av hur objekt rör sig i terrängen.

Informationsfusion skulle kunna vara lösningen.

- Om man sammanställer data från flera sensorer - även om de är otillförlitliga - kan man få fram användbar information, säger Sten F Andler.

Sensornät hittar allt fler tillämpningar:

o Militära - Saab testar att använda sensornät för att kartlägga fiendens positioner.

o Vetenskapliga - Umeå Marina forskningscentrum använder dem för att göra mätningar i norra östersjön.

o Transport - Bombardier Transport vill mäta sprickbildning i vagnshjul.

o Jordbruk - Intelligenta växthus i södra Spanien vill bli av med dyra sladdar.

o Hushåll - Hyreshus i en Stockholmsförort ska mäta värmen i lägenheterna för effektivare reglering.

o Konstruktion - sensorer i förarhytten i en bil ska optimera klimatanläggningen.

- Det kommer att finnas en stor marknad för sensornät. Utan någon som helst tvekan, säger Juan Alonso.

Jan Tångring

Prenumerera på Elektroniktidningens nyhetsbrev eller på vårt magasin.


MER LÄSNING:
 
KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Anne-Charlotte Lantz

Anne-Charlotte
Lantz

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)