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低节点密度绿色无线传感网的研究

任朝阳  
【摘要】:无线传感器网络的研究一直很热门,但是一些关键技术仍然在探索之中,其中传输距离和供电问题较为突出。为此本文提出一种低节点密度的绿色无线传感器网络。“低节点密度”,就是让无线传输距离更远,使得节点的分布间隔增大。“绿色”,就是降低节点功耗,采集环境能量来供电。本文主要设计工作包括:设计和制作采集环境能量的器件;设计和制作低功耗的无线传感器网络节点。首先从无线传感器节点能耗问题和环境能量采集技术两方面,分析利用环境能量供电的可行性,在此基础上提出复合式采集环境能量为无线传感器网络供电。然后详细阐述环境中热能、室内光能、振动能这三种形式能量的发电原理和特性,并进行采集结构的设计。由于采集后的电压是不规则的,需要经过电源管理电路转换成适合节点工作的电压。最后,设计无线传感器节点,使得节点的功耗低、传输距离远,并测试和分析节点的性能。本文不只停留在理论研究,还进行现场测试,使用设计的能量采集结构为无线传感器网络节点供电。测试表明,采集环境中的热能、室内光能、振动能,完全可以驱动节点工作。虽然当前环境能量采集技术还没有得到大规模商用,但是随着研究的深入和关键技术的突破,能量采集技术会越来越多地用来为无线传感器网络供电,具有广阔的应用前景和市场。


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