病毒气溶胶传播与检测建模

在本文中，我们提议将大气中的疾病传播机制作为一个工程问题来研究。气溶胶传播是不涉及物理接触的病毒传播机制中最重要的一种模式，其中气流将携带病毒的飞沫输送到远距离。在这项工作中，我们将这些飞沫的传输作为一个分子通信问题来研究，其中人们无法控制传输源，但可以使用生物传感器设计一个稳健的接收器。为此，我们提出了一个完整的系统模型，并在一定的约束和边界条件下推导了传输信道的端到端数学模型。我们推导了对于连续源（如呼吸）和射流或脉冲源（如咳嗽和打喷嚏）的系统响应。除了发射器和信道，我们还假设了一个由空气采样器和硅纳米线场效应晶体管组成的接收器架构。然后，我们制定了一个检测问题，以最大化似然决策规则并最小化相应的漏检概率。最后，我们给出了几个数值结果，以观察影响性能的参数的影响，并证明了所提方案在相关应用中的可行性。