无线可充电传感器节点开发与能量管理研究

【摘要】能量是制约无线传感器网络生命周期的重要问题。传统低功耗的无线传感器网络,一般使用电池进行供电。电池的周期性更换将大大提高网络维护的成本,且电池有限的能量也制约了整个无线传感器网络的可持续运行。为了使无线传感器网络可持续的工作,本文从能量收集与能量管理两方面展开工作。本文设计了能够主动收集射频能量的无线可充电传感器网络,其中的无线可充电传感器节点能够将收集到的射频能量转换为直流能量给自身供电。本文在调研能量管理技术的基础上,以随机事件捕获为背景,对无线可充电传感器网络的能量管理问题进行深入研究。首先,开发了一种无线可充电的传感器节点,搭建了无线可充电传感器网络平台。无线可充电传感器节点能够收集射频能量发射器传输的射频能量,并将其转换为直流能量给自身供电。主要包括能量转换模块,微处理器模块,传感器模块以及通信模块。MIWITMP2P的协议标准实现了无线可充电传感器网络的数据通信,并完成了整个网络平台的搭建。分析了无线可充电传感器网络各种不同工作状态的能耗。在无线可充电传感器网络的平台上,通过实验的方法进行能耗分析,得到了射频能量发射器与无线可充电传感器节点之间的能量传输模型,无线可充电传感器节点的漏电模型,以及不同环境下无线可充电传感器节点的采样、计算、通信和初始化的能耗模型。最后设计了面向随机事件捕捉的能量管理的算法。在考虑节点捕捉概率的情况下,设计了单节点的调度方案。在此基础上考虑双节点与多节点的启发式调度方案与同步调度方案,以及各个方案的捕捉概率及其上限。得到启发式调度方案要优于同步调度方案的结论,并用仿真证明了上述结论。
【作者】李紫薇；
【导师】陈积明；程鹏；
【作者基本信息】浙江大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】能量收集；无线可充电；传感器网络；随机事件捕捉；能量管理；

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