[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向環(huán)境電磁取能的物聯(lián)網(wǎng)超低功耗運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110321659.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113031745B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海鵬;盧寧寧;宋瑞良
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F1/3215
• 分類(lèi)號(hào): G06F1/3215;G06F1/3293;G16Y10/75;G16Y20/30
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向環(huán)境電磁取能的物聯(lián)網(wǎng)超低功耗運(yùn)行方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)監(jiān)測(cè)環(huán)境電磁強(qiáng)度信息，并利用環(huán)境電磁取能模型，得到基于環(huán)境電磁取能的物端節(jié)點(diǎn)獲取一定能量所需時(shí)間的概率分布情況。此外，通過(guò)設(shè)置顯著性水平，獲取置信區(qū)間，即下一條信息到達(dá)時(shí)刻的估計(jì)時(shí)間序列，并對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的下一條信息到達(dá)時(shí)刻的置信區(qū)間進(jìn)行有效合并，有效解決此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)中接入網(wǎng)關(guān)需要實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)信息的問(wèn)題，以及由此帶來(lái)的高功耗問(wèn)題。本發(fā)明針對(duì)環(huán)境電磁取能物聯(lián)網(wǎng)中接入網(wǎng)關(guān)的高功耗問(wèn)題，通過(guò)引入環(huán)境電磁取能模型，預(yù)估物端節(jié)點(diǎn)信息到達(dá)時(shí)刻，合理調(diào)整接入網(wǎng)關(guān)工作/休眠模式切換，降低接入網(wǎng)關(guān)功耗，進(jìn)而降低整網(wǎng)功耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種面向環(huán)境電磁取能的物聯(lián)網(wǎng)超低功耗運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

伴隨著5G技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用。然而，對(duì)于采用電池供能的物端節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其供能周期和工作頻率是一對(duì)無(wú)法解決的矛盾，而采用人工更換方式對(duì)于海量存在的物端節(jié)點(diǎn)并不可行，因此，低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求愈發(fā)急切。目前，采用環(huán)境取能技術(shù)成為了科研和產(chǎn)業(yè)相關(guān)人員密切關(guān)注的技術(shù)，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、電磁能等。其中電磁能不受環(huán)境、季節(jié)和時(shí)間影響，廣泛存在于電視、移動(dòng)通信、WiFi等周?chē)h(huán)境中。

目前，在環(huán)境電磁取能物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，普遍使用星狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即多個(gè)物端節(jié)點(diǎn)和一個(gè)接入網(wǎng)關(guān)。其中，物端節(jié)點(diǎn)采用環(huán)境電磁取能，而接入網(wǎng)關(guān)采用有源方式。雖然物端節(jié)點(diǎn)采用環(huán)境電磁取能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地降低了功耗，然而由于接入網(wǎng)關(guān)采用實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)的狀態(tài)，其耗能依然是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種面向環(huán)境電磁取能的物聯(lián)網(wǎng)超低功耗運(yùn)行方法，該方法通過(guò)合理安排接入網(wǎng)關(guān)工作模式和休眠模式的切換，實(shí)現(xiàn)面向環(huán)境電磁取能的物聯(lián)網(wǎng)的超低功耗運(yùn)行。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種面向環(huán)境電磁取能的物聯(lián)網(wǎng)超低功耗運(yùn)行方法，用于由1個(gè)接入網(wǎng)關(guān)和N個(gè)物端節(jié)點(diǎn)組成的物聯(lián)網(wǎng)，N個(gè)物端節(jié)點(diǎn)記為NS＝{ns₁,ns₂,...,ns_N}，包括以下步驟：

1)物端節(jié)點(diǎn)采用環(huán)境電磁能量補(bǔ)給自身能量，每隔一段時(shí)間當(dāng)收集到足夠一次信息發(fā)射的能量時(shí)，啟動(dòng)一次信息發(fā)送，此時(shí)接入網(wǎng)關(guān)收到物端節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的信息，在處理信息的同時(shí)，記錄下對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)信息到達(dá)的時(shí)刻，N個(gè)物端節(jié)點(diǎn)信息到達(dá)的時(shí)刻記為T(mén)S＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}；同時(shí)，接入網(wǎng)關(guān)在非信息接收時(shí)段，測(cè)量環(huán)境電磁強(qiáng)度信息(μ，σ²)，其中μ為電磁強(qiáng)度均值，σ為電磁強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差；

2)根據(jù)最新的TS＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}和(μ，σ²)信息，利用環(huán)境電磁取能模型以及物端節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息所需的最低能量E_min，推算出節(jié)點(diǎn)ns_i下一條信息的到達(dá)時(shí)刻的概率分布情況，設(shè)置顯著性水平α，并得到對(duì)應(yīng)置信區(qū)間

3)根據(jù)步驟2)得到的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的下一條信息的到達(dá)時(shí)刻的置信區(qū)間，對(duì)各個(gè)區(qū)間進(jìn)行合并，獲得接入網(wǎng)關(guān)喚醒時(shí)刻序列，記為

4)根據(jù)步驟3)獲得的接入網(wǎng)關(guān)喚醒時(shí)刻序列，按照該時(shí)間順序?qū)尤刖W(wǎng)關(guān)進(jìn)行控制，一旦進(jìn)入該時(shí)間序列，則將接入網(wǎng)關(guān)從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)，在收到信息后更新對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的信息到達(dá)時(shí)刻，接入網(wǎng)關(guān)在工作狀態(tài)下的非信息到達(dá)時(shí)間中測(cè)量環(huán)境電磁強(qiáng)度信息并更新(μ，σ²)，若當(dāng)前時(shí)刻不在喚醒時(shí)刻序列中，則將接入網(wǎng)關(guān)設(shè)置為休眠狀態(tài)，直到當(dāng)前時(shí)刻返回步驟2)。

進(jìn)一步的，步驟1)的具體方式為：

1.1)接入網(wǎng)關(guān)開(kāi)機(jī)并處于工作模式，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)是否有物端節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；