基于TR的无线传感器网络节点充电演示平台

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无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)是由部署在监测区域的大量的微型传感器节点组成的,通过无线通信方式形成的多跳的自组织网络。无线传感器网络在环境监测、医疗健康、结构化监测、军事应用等方面引起了极大的关注。但是由于无线传感器节点大多采用微型电池进行供电,而且传感器节点分布区域广,部署环境复杂,所以通过更换电池的方式来补充能量是不现实的。如何提高无线传感器网络的使用寿命是一个很大的挑战。时间反演(Time Reversal, TR)技术具有时间和空间聚焦的能力,可以用来改善通信质量,提高定位精度和增加通信的保密性等方面,近年来成为研究的热点。本文通过引入时间反演技术,利用其时空聚焦的特性,对无线传感器节点进行充电演示的初步研究,本文最后还分析了遇到的一些问题,以供未来研究。本文的内容安排如下:首先,介绍无线传感器网络的发展历史、存在问题和目前解决方法。详细介绍无线传感器网络结构和SimpliciTI协议的结构组成,分别从最小接口层、网络层、应用层、帧结构以及网络拓扑结构进行了深入的研究。然后,详细介绍TI公司生产的CC1110芯片结构和每个部分的作用,并介绍了此芯片的特点。采用CC1110芯片,利用SimpliciTI协议搭建适合时间反演技术的简易无线传感器网络,此网络具有温度采集和检测电池电量的功能,并可以定时休眠以节省耗电量,在电池电量低于规定值时,可发送充电请求。最后,简单介绍了时间反演的时空聚焦的特性,通过软件仿真,分析时间反演技术用于无线传感器网络的可行性。理论分析高斯脉冲的时域和频域特性。制作不用直流偏置电源和短路线结构的高斯脉冲发生电路,进行时间反演实验,进一步验证无线充电的可行性。通过理论分析,改进无线充电方案,提出更合理得无线充电方案,并对所遇到的问题进行解释。
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