13、物联网数据异常检测与天线带宽拓展研究

物联网数据异常检测与天线带宽拓展研究

1. 天线带宽拓展与设计

在天线设计领域，通过简单的修改来扩展天线带宽是一个重要的研究方向。研究人员成功地将超宽带（UWB）天线转换为窄带（SWB）天线，具体方法是插入不同几何形状的槽。这些槽的放置方式使得最终设计看起来像一个笑脸，因此该天线被命名为“笑脸天线”。

虽然实现了预定目标，但测量结果和模拟结果之间存在差异。从图 7 可以观察到，根据 S11 参数，工作范围的差异大于 2.34 GHz。这些差异一方面是由于天线制造时的不同条件造成的，如材料类型和制造工艺；另一方面，插入天线馈线的槽具有特定且较小的尺寸，这些槽尺寸的微小变化会导致结果出现差异。

测量和模拟的辐射方向图主要在增益方面存在变化，这是因为天线特性测试时没有使用消声室。不过，辐射的形状和波瓣匹配度足够高，可以说明制造的天线与模拟设计是一致的。为了提高天线制造的精度，建议使用激光切割，这种工艺能够制作出毫米级的槽。在最终设计之前，采用手工制造工艺制作的其他天线未能获得预期结果。

2. 物联网数据异常检测的背景与挑战

物联网（IoT）中大量连接设备每秒都会产生海量数据，这有助于我们理解不同的系统和流程，但也暴露出数据异常的问题。数据异常检测不仅有助于预防危险情况，还能跟踪被分析系统或流程的趋势变化。例如，自动驾驶汽车等物联网过程需要实时预测和数据异常检测，但现有的实时异常检测方法效果并不理想。

当前面临的挑战主要有两个方面：
- 数据处理挑战 ：通过连接设备在短时间内收集的数据量巨大、可扩展性强且不断变化，因此需要一个能够有效处理大量在线数据并实时检测异常的框架。