基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法研究

无线能量传输(WPT)和移动边缘计算(MEC)可以为无线设备提供能量供应和任务计算,有效提高设备的能量效率.该文提出一种基于无人机无线能量传输的边缘计算系统能耗优化方法,在所提方法中,通过联合优化能量收集(EH)时间、用户发射功率和卸载决策,最小化系统总能耗.利用块坐标下降法(BCD),将优化问题分解为两个子问题,通过...     

无人机激光无线能量传输APT系统跟踪设计

无人机激光无线能量传输捕获、瞄准、跟踪(APT)系统是系统接收端获得稳定能源的保障。为了解决能量传输过程中充电链路高效可靠的问题, 结合无人机激光能量传输系统特点及实际需求, 在设计中建立自适应感兴趣区域, 提高图像处理速度, 降低噪声, 准确提取目标坐标; 综合考虑多重误差后通过Kalman预测算法实现稳定跟踪, 并根据系统特点提出了系统功率传输效率的计算方案。结果表明, 当无人机飞行速率在18km/h内, 该APT系统能够在300m~500m距离准确跟踪无人机, 跟踪精度在320μrad内。该方案能够保证激光能量传输过程的跟踪精度与可靠性。     

无人机激光无线能量传输及跟踪瞄准方法研究

本文介绍了无人机的特点与发展趋势,针对小型无人机能量供给不足的问题,阐述了激光无线能量传输的现状,在此基础上总结了无人机激光无线能量传输的系统结构,分析了无人机激光无线能量传输系统的效率及影响因素,并提出了一种基于协作目标的捕获跟踪瞄准方法。     

无线能量传输技术有望用于手持设备充电

麻省理工的研究人员日前宣布，他们开发的无线能量传输计划可望实现给手持设备无线充电。该技术基于这样一个现象，传输电能无须通过电线，发生在变压器中的近距离感应或其他类似的现象，会转化为远距离的能量传输。     

基于选址机制与深度强化学习的WRSN移动能量补充

无线充电已成为彻底解决无线传感器网络能量受限问题最有前景的技术之一。针对传感器网络应用场景中的高能量补充需求,提出一种基于选址机制与深度强化学习的一对多充电策略MSRL,利用带权集合覆盖问题求解移动充电装置（MC）的近似最优充电驻点集;基于Dueling DQN算法,综合考虑传感器的能量消耗率、地理位置、剩余能量等因素确定MC访问充电驻点的顺序。通过捕捉充电动作在时间序列中的关系,使用奖励反馈评估充电决策的质量,自适应调整充电路径,实现MC充电调度的优化。进一步对Dueling DQN算法进行改进,利用Gradient Bandit策略提高奖励值高的样本被采样的概率,加快算法训练速度。大量仿真实验结果表明,MSRL策略不仅可以显著减少传感器节点的死亡数和网络平均能量消耗,延长网络的生存时间,并且优于其他比较方法。     

新型激光多波束系统供能无人机集群方案研究

由于单无人机执行任务量有限、整体效率低,故而无人机集群运动以其稳定性好,执行任务多样性,易操作,易控制等特点受到越来越多的关注。在激光供能无人机集群中,针对无人机的机载能量限制了任务的范围和时长、传统供能方式仅能完成一对一供能导致供能效率较低等问题,本文提出了一种基于光学相控阵技术的新型激光多波束供能系统,包括整体的激光无线能量传输方案、系统工作的整体流程、基于领航跟随法的无人机集群编队控制等,此方案可完成一对多的自调节供能,满足整个无人机集群的能量需求,提高传能距离及传输效率,并通过对无人机集群进行算法控制精准到达预设供能区域。对未来激光无线能量传输应用的领域和方式具有参考价值。     

电子百科

无线充电技术无线充电技术源于无线电力输送技术,利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振,实现电能高效传输的技术。无线充电利用物理学的"共振"原理——两个振动频率相同的物体能高效传输能量。其充电原理如下:1、输电线中的电能传入用铜制造的天线中;2、天线以10兆赫的波长振动,产生电磁波;3、天线发出的能量传播到2米(6.5     

解决Qi标准中关于手机无线充电断充的方法

为了解决市面上普遍存在手机无线充电过程由于手机充电电流波动造成的无线充电充断问题,提高客户的用户体验和认可度,设计了基于Qi标准的无线充电充断解决方案。该方案设计遵循Qi标准,具备兼容性和通用性。经实验测试证明,该方案可以解决无线充电过程中由于手机充电电流波动造成的无线充电充断问题,实现5W(5V,1A)的能量传输,传输距离可以达到11mm,系统的最大效率可以达到75%。     

一种射频能量捕获网络移动能量源均衡化充电策略

为解决传统电池供电传感器网络存在的电池不易更换、节点能量容易耗尽等问题,射频能量捕获技术已逐步应用于无线可充电传感器网络中.由于不同位置传感器节点的工作负荷不同,捕获能量也有差异,实现节点能量的均衡化分布可以有效地提高节点的存活率.考虑射频能量源移动充电的场景,在已知节点位置信息的条件下,设计合理均衡的路由方案和充电算法.首先将区域基于蜂窝六边形网格划分,分别对网格和节点分层,提出逐层传输的均衡式路由策略,然后给出无线充电小车的移动路径,对相邻两层内节点剩余能量的方差最小化问题建模,由内层向外层依次确定能量源在各停留点的充电时间.仿真结果表明,相比已有的均衡化充电方法,该策略可以明显提高节点剩余能量的均衡性,从而延长网络的生命周期.     

磁耦合谐振无线携能通信系统建模与分析

摆脱有形介质的束缚,让信息与能量传输能够更加灵活方便一直是用户对于设备的潜在需求。文中基于磁耦合谐振方式提出一种无线能量与信息同步传输并形成信息回路反馈的方式,通过建立实验装置模型,验证系统方案的可行性,并对系统能量传输效率部分建立等效模型分析,通过仿真给出传输效率与距离的关系曲线,并通过对比仿真数据与实验数据,验证了等效模型分析的正确性。     

高效率激光无线能量传输系统闭环控制研究

为了实现高效率激光无线能量传输系统的研究,基于Simulink建立了激光无线能量传输系统的闭环控制仿真模型,实现了激光光伏阵列的最大功率点追踪、降压电路搭建和锂电池智能充电控制,并结合激光光伏阵列的输出特性和锂电池多阶段恒流充电方法的特性,提出了一种基于激光功率密度闭环信号控制的新型锂电池多阶段恒流充电方法.结果表明,...     

基于openmv的无人机定点降落视觉识别技术研究

无人机广泛应用于军事、农业、交通运输等方面,具有巨大的应用潜力和广阔前景.受电池能量密度和能量利用效率等因素的制约,无人机机载电池没有足够的续航能力,发挥不了最大优势.为提高无人机的飞行续航能力,采用无线充电基站对无人机进行充电.为达到无线充电的最大充电效率,需要实现无人机精确降落.为了实现无人机的定点降落,提高定点飞...     

认知Ad Hoc网络能量有效频谱接入策略

针对认知无线Ad Hoc网络中次用户能量受限问题,提出一种基于能量有效性的机会频谱接入策略。联合考虑信道状态的时变性和次用户的频谱感知准确性,基于部分可观测马尔科夫决策过程（POMDP）建立了一种最大化能量有效性的分析架构,指导次用户选择能效最佳信道,并根据信念状态、信道增益和检测概率,自适应控制传输功率。仿真结果表明,该策略能够有效提高次用户传输的能量有效性,通过对传输功率的有效控制,实现了传输性能和能量开销的有效折中。      

无线传感器网络时变充电和动态数据路由算法研究

利用无线充电设备周期地为无线传感器节点进行充电,可使传感器节点持续工作,解决无线传感器网络能量问题,但需设计合适的节点充电方案和网络路由方案。以无线充电设备驻站比最大化为优化目标,依次提出了充电及网络路由方案的连续时变模型、离散N+1阶段非线性模型及可解的离散N+1阶段线性模型,在证明模型合理性后最终求解。结论给出了具体网络的最优充电和路由策略。     

基于QI标准的无线充电传感器网络节点设计

本文为无线传感网络节点设计无线充电电路,采用基于QI标准的IC芯片,通过发射线圈和接收线圈之间的耦合,借助电磁感应完成能量传输,实现无线充电,并设计PCB板进行测试。实验证明该方案可行,且具有较高的应用价值。     

利用部分重叠信道的多无人机自主协同优化抗干扰

针对多无人机通信网络抗干扰中的功率和信道联合优化问题,考虑多无人机通信网络中的部分重叠信道切换、外部恶意干扰与网络内部互扰问题,通过构建Stackelberg博弈抗干扰模型,设计无人机用户和干扰机的效用函数,并提出了基于次梯度迭代的算法求解博弈的均衡解,获得无人机用户在干扰条件下的部分重叠信道选择和功率选择联合优化结果。仿真结果表明,所提算法能使多无人机用户获得良好的信道选择和传输功率策略,优化多无人机通信网络抗干扰性能。     

激光传能协同信号传输下的太阳能电池性能测试

激光无线能量传输在为远距离设备供能方面有着潜在的应用前景,在激光无线传能的同时进行激光无线通讯,具有重要的应用价值。针对砷化镓太阳能电池,对激光传能系统在无线能量传输时激光无线通讯性能进行了测试。实验采用波长808 nm激光实现砷化镓太阳能电池的能量传输,采用波长650 nm激光作为信号的传输,分别对单能量传输、单信号传输以及能量和信号同步传输三种情况下的砷化镓太阳能电池的输出特性进行了测试。结果表明:当单能量传输时,太阳能电池的性能与激光功率密度的大小密切相关,激光功率密度在54.9~90 mW/cm2范围内光电转换效率最大值为46.6%;当单信号传输时,通过测量系统的频率响应得到砷化镓太阳能电池的3 dB带宽约为3.7 kHz,并通过设计放大电路提高系统的通信性能,优化输出波形,使得系统的通信速率从10 kbps提升至240 kbps,输出电压峰峰值达到7.2 V。最后实验测量了不同激光强度下可实现的通信速率,当激光功率密度为59.5 mW/cm2时可实现140 kbps的通信速率,使得激光充电系统在无线能量传输下可以进行信号的传输。     

基于大规模天线的无线供能通信原型系统设计和实现

无线供能通信技术是未来6G时代支撑能量可持续无线通信的关键技术.本文首次提出了完整的基于大规模天线的无线供能通信系统的原型设计,并在软件定义无线电平台上实现了由32发射天线基站端、用户端和反馈链路组成的原型系统.在基站端,通过设计灵活的帧结构,原创性地提出了无线能量动态传输方案,实现了原型系统在信道估计准确性与无线能量传输效率之间的性能平衡.在用户端,通过建立实际的非线性能量采集模型和能耗模型,提出了新颖的用户端信息-能量双阈值电池管理方案,以满足不同的信息和能量传输需求.基于用户端状态信息的快速反馈,本文建立了闭环控制的无线能量和信息自适应传输系统框架.丰富的室内和室外实验验证了无线供能通信原型系统良好的无线环境适应性和传输性能.     

用于无线能量传输的高效率半导体激光器设计

激光无线能量传输在无人机、卫星空间站和探月机器人供电等方面具有潜在应用前景,其系统效率成为了其应用的关键瓶颈。为了提高激光无线能量传输系统发射端激光器的电光转换效率、接收端光斑均匀性和有效窗口收光比,提出了用于激光无线能量传输发射端的高效率半导体激光器设计方案。基于合束效率较高的空间合束设计了一套高功率高效率半导体激光系统,接收端光斑不均匀度可优化至0.207,有效窗口内收光比大于94%。搭建了千瓦级激光无线能量传输实验装置,发射端半导体激光系统直接输出矩形光斑,与矩形光电池匹配,提高了电池阵布片率。利用多光束指向性可调节特点,优化了接收端光斑均匀度,有利于提高接收端电池的转换效率及简化电源管理。该设计与研究为激光无线能量传输的实际应用提供了借鉴意义。     

认知网络中的能量回收技术：性能分析及优化设计

通信网络中有限的能源和频带资源限制了网络容量的进一步提升.对能量回收技术在认知网络中的应用进行研究,量化评估用户可回收的能量以及可达吞吐率,并进行优化设计很有必要.在所分析的系统中,当授权用户进行通信时,非授权用户可回收无线信号中所带有的能量,并利用回收的能量进行频谱检测;当检测到授权用户空闲时,非授权用户将接入频谱,利用回收到的能量进行数据传输.采用马尔科夫链模型对通信场景进行描述分析,发现授权用户的活跃程度对非授权用户可回收的能量、获得的传输机会带来影响,进而决定了非授权用户的可达吞吐量.在此基础上,提出一种通过控制授权用户业务量,以最大化网络能量效用和频谱效用的优化方案,并通过仿真证实了理论分析的正确性.