[发明专利]一种基于电磁空间态势感知的射频能量收集方法及系统

说明书

一种基于电磁空间态势感知的射频能量收集方法及系统，涉及射频能量收集技术。本发明是为了解决解决现有的物联网终端节点对环境射频能量采集效能低的问题。本发明的射频能量感知装置对环境射频能量分布及各频段接收信号的功率进行计算，功率高于灵敏度表示该频段可以用于能量收集，反之则不能；当存在可用频段时，射频能量收集装置根据可用频带信息选择合适的天线工作频带；当无可用频带时，射频能量感知装置选择多个固定频点的单音信号进行发送。射频能量收集装置将接收到的射频信号与负载进行共轭匹配；然后经过整流器，把输入射频信号转化为直流电压并供给负载，然后将多余的能量输入能量存储设备进行存储。本发明适用于物联网终端设备的部署。

技术领域

本发明涉及射频能量收集技术，属于绿色通信技术领域。

背景技术

随着物联网技术的发展和普及，越来越多的物联网模块部署于各式各样的传统产业领域。物联网应用场景的广元化、多样化，决定了物联网终端设备部署环境复杂多样，而绝大部分类似场景都是没有市政电网覆盖的。虽然现阶段各种物联网设备厂商在物联网模块的低功耗方面实现了较大的突破，并且也提出了各种利用风力、太阳能、震动等方式实现从环境中获取能量来支持物联网节点工作的“能量获取”方案。但是诸如地底、楼体、桥梁等混凝土结构内部等这些极端恶劣环境，基于太阳能、风能及类似机械能转换的“能量获取”受到了极大的限制。为此，将环境射频能量进行收集并应用成为一种使用各种应用场景的新能量获取方式。

然而，现实中设备周边电磁空间环境具有很大的不确定性，受无线通信活动的影响，环境射频能量分布时常处于一种动态变化的状态，从而导致最优环境射频能量采集频点随着时间推移而呈现出一种无特定规律的变换。因此，如果只针对固定频点进行射频能量收集，系统的能量收集效率是非常低的。而精准的电磁环境感知对计算资源以及能量需求都相对较大，将这部分功能放入计算能力和功耗预算本就严格受限的终端设备，无疑会造成终端模块原有功能的下降，甚至很多情况下终端模块对环境射频能量的收集量都无法满足电磁环境感知的开销。

发明内容

本发明是为了解决现有的物联网终端节点对环境射频能量采集效能低的问题，现提供一种基于电磁空间态势感知的射频能量收集方法及系统。

本发明所述的一种基于电磁空间态势感知的射频能量收集方法包括以下步骤：

步骤一、对电磁空间射频能量进行检测，得到各个频带的接收信号功率；

步骤二、根据步骤一获得的各个频带的接收信号功率判断当前电磁空间是否存在可以用于电磁能量收集的频带；

步骤三、若当前电磁空间存在可用于电磁能量收集的频带，则利用该频带信息生成天线状态控制信息，转入步骤四；若当前电磁空间不存在可用于电磁能量收集的频带，则发送特定频点的单音信号；

步骤四、根据步骤三生成的天线状态控制信息控制接收天线的工作频带；

步骤五、接收天线接收电磁空间射频信号；

步骤六、将步骤五接收到的电磁空间射频信号转化成直流电压并供给负载，然后存储剩余的能量。

进一步地，步骤三中的特定频点为上一次可用频带的中心频点。

进一步地，步骤二判断当前电磁空间是否存在可以用于电磁能量收集的频带的具体方法为：将步骤一获得的各个频带的接收信号功率与射频能量接收装置灵敏度进行比较，接收信号功率高于灵敏度表示该频段能够用于能量收集。

进一步地，步骤六首先将步骤五接收到的电磁空间射频信号与负载进行共轭匹配，然后再然后转化成直流电压。

本发明所述的一种基于电磁空间态势感知的射频能量收集系统包括多个射频能量收集装置和射频能量感知装置；

所述射频能量感知装置包括以下模块：