Till innehåll på sidan

Unraveling the potential of Wireless Sensors in the age of Industry 4.0

Tid: Fr 2021-02-26 kl 13.00

Plats: zoom link for online defense (English)

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Smruti Ranjan Panigrahi , Teknisk informationsvetenskap

Opponent: Professor Pierluigi Salvo Rossi, Norwegian University of Science and Technology, Norway

Handledare: Mats Bengtsson, Signaler, sensorer och system, Teknisk informationsvetenskap; Niclas Björsell, Högskolan in Gävle, Sweden

Abstract

Mänskligheten ser nu med tillförsikt fram emot den fjärde industriella revolutionen, där trådlös teknik kommer att spela en central roll i dess framgång. Trådlösa sensorer blir också allt viktigare för att underlätta industriell automatisering och tillverkningsprocesser men även hälsa, säkerhet och miljö. Tillförlitligheten hos trådlös kommunikation påverkas dock av brus, störningar och kanalfädning. Ytterligare faktorer, som sensorns hårdvarumässiga kvalitet, ofullständig kalibrering, tuff omgivande miljö och begränsade placeringsmöjligheter, kan också påverka sensorernas observation, vilket ger ytterligare utmaningar för latens och tillförlitlighet i informationsflödet. Dessa utmaningar måste hanteras snarast för att Industry 4.0 ska lyckas.

Innehållet i denna doktorsavhandling är generellt sett uppdelat i två forskningsfrågor. Den första forskningsfrågan som denna avhandling undersöker, är hur man kan hämta och bearbeta information från fristående lokala sensorer i kritiska industriella applikationer. Diversitetstekniker är kända för att förbättra tillförlitligheten hos trådlös kommunikation. Därför undersöks inledningsvis olika spatiella divsersitetstekniker med ett stort antal antennelement vid mottagaren för att ta reda på lämpligheten för trådlös kommunikation för kritiska industriella applikationer. För att förbättra sensorernas detekteringsprestanda används dessutom distribuerade detekteringsmetoder. Denna doktorsavhandling föreslår metoder och algoritmer för att överföra och kombinera lokala beslut från icke-identiska trådlösa sensorer, t.ex. sensorer med olika detekteringsfunktioner. Sensorernas lokala beslut samlas ihop med hjälp av spatiell diversitet eller multiplexering till ett centralt detektionsbeslutet

För att utforma ett pålitligt trådlöst kommunikationssystem är det nödvändigt att förstå kanalegenskaperna för den trådlösa miljön. Den andra forskningsfrågan, som denna avhandling behandlar, är att karakterisera radioutbredningskanaler i ett av frekvensbanden för millimetervågor. Trådlös kommunikation med millimetervågor ger flera fördelar, vilket kan revolutionera industriella tillverknings- och automatiseringsprocesser ytterligare. I denna doktorsavhandling utfördes radiokanalmätningarna vid 24 GHz i ISM-bandet vid olika industriella miljöer i Gävle, Sverige, med hjälp av prisvärda, internt designade, testbäddar baserade på högprestandainstrument. Flera radioutbredningsaspekter har studerats, så som flervägsutbredning, dopplereffekt samt storskalig och småskalig fädning.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-289474