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摘要：涉及精准定位和运输数据的资产跟踪模块，非常适合组建无电池节点的无线传感器网络(WSN)。无电池的网络节点几乎可以部署在任何环境中，对维护工作的需求很少甚至没有。为了满足
市场对先进无电池传感器标签解决方案日益增长的需求，本文提出一个在无线传感器网络中识别资产和监测资产移动速度的跟踪系统，无电池的资产标签通过射频无线电力传输(WPT)架构接收数据通信所需电能，并采用一个独有的测速方法生成时域速度读数。本文还评测了一款RF WPT供电节点专用系统芯片(SoC)的性能特性和主要功能，提出一个创新的能够解决最高功率转换效率(PCE)与灵敏度相互对立和，功率转换效率与最高灵敏度相互对立问题的RF-DC转换解决方案，还提供一个能够计算资产识别和测速所需读取器数量的设计策略和优化模型，做了模型验证测试，并提供了证明本文所提出的先进监控系统可行性的实验结果。
关键字：无线电力传输(WPT)，
无线传感器网络(WSN)，
射频，能量收集，
无线充电；物联网
1.前言
物联网(IoT)技术及联网设备和智能解决方案的开发应用，让有望显著改善人们日常生活的新兴无线传感器网络(WSN)取得空前发展[1]。无线智能传感器节点预计会出现在与物联网(IoT)相关的所有新兴应用领域[2]。实际上，针对智慧城市、家庭自动化、办公自动化，有些企业已经推出了旨在提高服务质量、舒适性、安全性和能效的无线传感器网络平台[3-9]。因为能够跟踪资产、个人物品等物资的准确位置和运输状况，无线传感器网络还是资产跟踪应用的理想选择[10]。在这个应用领域，传感器节点向无线网络发送与资产的存在、品名、位置和移动速度相关的信息。因为系统传输的数据很少，所以对电能和带宽的要求不高。理想的资产跟踪标签是一种几乎可以在任何地方使用的价格低廉、免维护的非一次性设备[11-13]。一个切实有效的资产跟踪解决方案需要内置通信、感知、信号处理、电源管理和自发电等功能[14,15]，与仅适用于近距离物品识别的简单标签应答器相比有很大的不同。如今，无线传感器节点是一种更加复杂的有感知、分析和通信功能的设备[16]，不过，它们对电能的需求也变得更大，必需使用电池才能满足供电需求，导致厂商的系统成本、维护和小型化负担加重[17]。因此，除了尺寸、成本等要素外，功耗和在最大通信距离时的最大吞吐量是无线传感器网络节点最显著的性能特征[2,5]。通过整合高能效通信方案与低功耗设计，无线传感器网络节点可以将电池寿命延至数月甚至几年[2]，因此，低功耗无线传感器网络设计广泛使用免许可的ISM (工业、医学和科学) 频段的无线协议，例如，ZigBee [18]、Bluetooth和Bluetooth Low Energy(BLE)[19]。尤其是BLE低能耗蓝牙协议，可降低功耗，易于设置，连接智能设备简单[20-22]。通过战略性的硬件和固件协同设计，以及在最终应用中全面优化无线通信协议，可以实现低能耗和高能效。传统电池供电系统并非总是最佳解决方案，因为电池会在成本、重量和尺寸方面带来更多的问题，电池寿命和系统维护就更不用说了。此外，电池和超级电容的使用也给系统电源管理带来问题[23,24]。无线传感器网络的维护问题不仅仅体现在成本方面；在电气安全和检修便利性方面，维护工作也可能变得十分复杂，某些工作环境可能太热，致使电池无法安全可靠地供电。在正常工况环境中[25]，通过降低或消除待机功耗，可以大幅降低电池电量的消耗 [26-34]，延长电池寿命，进一步缩减系统体积，减少维护干预次数。将射频无线电力传输(WPT)技术用于远距离无线充电，也可以方便电池供电节点的维护工作[35
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