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無人機在飛行中使用無線電波為傳感器充電

發(fā)布日期:2020-04-19我要投稿我要評論
無人機在飛行中使用無線電波為傳感器充電

    遙感器在收集數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要的作用,但當這些設備分散在廣闊而孤立的地區(qū)時,給它們充電可能會很繁瑣。一種新的充電系統(tǒng)被設計出來,利用無人器(UAVs)在飛行過程中利用無線電波來傳輸電能,從而簡化充電過程。傳感器上的專門天線收集信號并將其轉換成電能。該設計在3月23日發(fā)表在IEEE《傳感器通訊》上的一項研究中進行了描述。

    貝魯特美國大學的約瑟夫·科斯坦丁和他的同事們,與意大利電子、計算機和電信工程研究所的研究人員合作,正在探索利用無線電波(與傳輸Wi-Fi相同的能量形式)對傳感器進行遠程充電的方法。然而,一個主要的挑戰(zhàn)是,無線電波的來源必須相當接近傳感器,以便充分充電。

    這促使研究人員考慮使用無人機,這種無人機可以飛過每個傳感器。Costantine解釋說:“此外,無人機可以遵循優(yōu)化的軌跡,最大限度地將能量傳遞到傳感器上。”他說,他的團隊開發(fā)了這個系統(tǒng)來控制和給用于農(nóng)業(yè)的傳感器充電,但它可以擴展到傳感器部署在難以到達地區(qū)的任何情況。

    在該方法中,無人機將無線電頻率傳輸?shù)矫總€傳感器,每個傳感器有一個天線用于探測信號。然后信號被傳送到整流器,整流器將信號轉換成電流。這種能量可以用來給傳感器充電和/或激活它。

    更重要的是,無人機可以瞄準特定的傳感器。“無人機發(fā)送的調制信號(編碼)可以選擇性地觸發(fā)特定傳感器從休眠模式到激活模式的一個地址。該系統(tǒng)完全依賴于無源組件來實現(xiàn)充電,并依靠超低功率來觸發(fā)傳感器的喚醒協(xié)議,”Costantine說。

    在測試中,UAV可以在27.5米的距離以-40dBm的接收功率激活傳感器。充電需要更近的距離,1.2米和-18.2dBm。

    現(xiàn)在,該團隊正致力于開發(fā)一種負載無關的rectenna(天線和整流器),它可以在大范圍的負載和頻率下保持高效率。Costantine說:“這樣的系統(tǒng)可以連接(或插入)任何傳感器,以支持充電或喚醒。”“此外,我們還致力于進一步優(yōu)化從Wi-Fi信號中獲取的射頻能量,克服其間歇性,增加特定區(qū)域的傳感器數(shù)量。”
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