在佛羅里達(dá)州的肯尼迪航天中心和位于帕特里克空軍基地的卡納維拉爾角空軍站，國(guó)家航空和航天局（NASA）采用RFID技術(shù)獲取航天飛機(jī)和火箭發(fā)射過(guò)程中的振動(dòng)數(shù)據(jù)，同時(shí)計(jì)量（gauge的意思是設(shè)置規(guī)范，就是說(shuō)確定振動(dòng)模式和聲源的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便在日常分析中通過(guò)測(cè)量振動(dòng)快速確定聲源）導(dǎo)致振動(dòng)產(chǎn)生的聲源。由無(wú)線傳感器公司MicroStrain提供的這套解決方案，用的是內(nèi)置傳感器的2.4GHz有源RFID標(biāo)簽，它們安裝在發(fā)射臺(tái)周圍的不同位置，以測(cè)量火箭發(fā)射期間產(chǎn)生的振動(dòng)水平。美國(guó)宇航局通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，更深入地了解發(fā)射過(guò)程產(chǎn)生的聲波，并預(yù)測(cè)聲波振動(dòng)對(duì)發(fā)射中心的設(shè)備和建筑帶來(lái)的潛在損害。今后航天局計(jì)劃將內(nèi)置壓力傳感器的RFID標(biāo)簽應(yīng)用到燃料倉(cāng)或負(fù)責(zé)運(yùn)送火箭到發(fā)射臺(tái)的巨型牽引機(jī)的履帶上。 

    今年初，肯尼迪航天中心最后一次航天飛機(jī)發(fā)射中，NASA航天工程師魯?shù)希≧udyWerlink）和拉維（RaviMargasahayam）首次測(cè)試該無(wú)線系統(tǒng)?，F(xiàn)在，這兩人負(fù)責(zé)在卡納維拉爾角（美國(guó)國(guó)防部火箭發(fā)射集中地）繼續(xù)將該系統(tǒng)付諸應(yīng)用。 

    系統(tǒng)使用背景：幾十年來(lái)，美國(guó)航空航天局一直在研究可能由火箭發(fā)射產(chǎn)生的聲音、振動(dòng)和累積壓力水平。Margasahayam說(shuō)：很難預(yù)測(cè)火箭排氣與周圍空氣相互作用產(chǎn)生的聲波，同時(shí)聲音振動(dòng)產(chǎn)生的累積應(yīng)力可能會(huì)對(duì)周圍的建筑物產(chǎn)生潛在的破壞。該項(xiàng)研究的目標(biāo)是確保火箭發(fā)射地的設(shè)備以及周圍建筑安全、可靠、易于操作。然而，研究涉及幾英畝的土地上的大量設(shè)備和建筑物，非常復(fù)雜，要想實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)確有難度。 

    由于火箭發(fā)射有危險(xiǎn)性，研究人員使用傳感器代替人工測(cè)試。使用有線傳感器的限制：其一，NASA能夠安裝有線傳感器的工程師有限；其二，有線傳感器的安裝位置受限。其三，火箭發(fā)射的惡劣環(huán)境會(huì)對(duì)電纜造成破壞；另外，長(zhǎng)距離的線路傳輸會(huì)影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量。佛羅里達(dá)州發(fā)射中心不僅存在發(fā)射本身造成的機(jī)械破壞，而且存在來(lái)自自然環(huán)境的破壞。例如，有線連接的新聞攝像設(shè)備易受美洲鱷的攻擊。  

    系統(tǒng)介紹及使用過(guò)程：由于MicroStrain公司無(wú)線解決方案的安裝，傳感器可置于任何合理位置，然后將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)收集基站，基站的位置定位在視野廣闊的地帶，以最大限度地提高系統(tǒng)的讀取范圍。雖然每個(gè)傳感器都擁有一個(gè)內(nèi)置電池，工程師還配備外接電池，增加其使用壽命。與安裝有MicroStrain軟件的計(jì)算機(jī)相連接的閱讀器負(fù)責(zé)收集和儲(chǔ)存信息。通過(guò)以太網(wǎng)連接，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到稱為傳感云（SensorCloud）的Web服務(wù)器。目前美國(guó)宇航局還沒(méi)有使用以太網(wǎng)連接，而是利用MicroStrain軟件將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，一旦發(fā)射完成，安全區(qū)重新開(kāi)放，人們就可以取出數(shù)據(jù)并作分析。 

    MicroStrain傳感器包括一個(gè)2.4GHz有源RFID標(biāo)簽，符合IEEE802.15.4空中接口協(xié)議（與ZigBee的標(biāo)準(zhǔn)相同），傳輸距離可達(dá)2公里（1.2英里）。標(biāo)簽接收傳感數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)信息，傳輸率為256次/每秒。 

    今年5月和7月，美國(guó)宇航局在肯尼迪航天中心分別執(zhí)行奮進(jìn)號(hào)STS–134和特蘭蒂斯號(hào)STS-135航天飛機(jī)的發(fā)射任務(wù)時(shí)，首次部署該系統(tǒng)。在這兩種發(fā)射任務(wù)中，美國(guó)航空航天局將3個(gè)MicroStrain傳感器安裝在距離發(fā)射臺(tái)39A約7，000英尺的鋁板上。Margasahayam說(shuō)：在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究人員可對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)聲學(xué)對(duì)建筑產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究。MicroStrain公司的應(yīng)用專家ToddNordblom說(shuō)：閱讀器安裝在距離傳感器約200英尺的外圍建筑內(nèi)。 

    傳感器會(huì)在火箭發(fā)射后的三至五天內(nèi)繼續(xù)收集數(shù)據(jù)（由于發(fā)射完成后的幾天內(nèi)不可能移動(dòng)傳感裝置），約3GB的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)一旦檢索到數(shù)據(jù)，便將信息轉(zhuǎn)發(fā)給SensorCloud服務(wù)器。然后利用MicroStrain工程師和美國(guó)宇航局的研究人員開(kāi)發(fā)的過(guò)濾算法獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如發(fā)射過(guò)程中振動(dòng)達(dá)到某特定水平的時(shí)間。 

    美國(guó)宇航局的研究人員根據(jù)測(cè)得的振動(dòng)水平來(lái)計(jì)算聲波峰值。然后與以前的遠(yuǎn)場(chǎng)聲波估計(jì)數(shù)相比較，以確定其準(zhǔn)確性。測(cè)試數(shù)據(jù)與美國(guó)航空航天局的分析具有良好的相關(guān)性，表明兩者均是可靠的。 

    應(yīng)用遠(yuǎn)景：據(jù)Margasahayam說(shuō)，下一步將壓力傳感標(biāo)簽用來(lái)衡量復(fù)合材料壓力管（compositeoverwrappedpressurevessels，簡(jiǎn)稱COPV，用于存儲(chǔ)加壓液體）的變形程度。另外，壓力傳感標(biāo)簽也可應(yīng)用于負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)火箭的履帶式牽引機(jī)上。 

    此外，該傳感器可用于近發(fā)射臺(tái)的操作。但是，人們擔(dān)心，在發(fā)射倒數(shù)計(jì)時(shí)，傳感器標(biāo)簽的射頻信號(hào)會(huì)干擾宇航員和地面控制中心之間的通信。然而，Margasahayam說(shuō)可以改進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，使得發(fā)射倒計(jì)數(shù)一開(kāi)始就立即遠(yuǎn)程操作停止該RFID系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)射。