低功耗无线传感器网络在电力系统监测中的应用与优化

随着电力系统规模的不断扩大,对其进行实时监控和精细管理变得尤为迫切,而低功耗的无线感知阵列作为高效的监管工具,在电网监管领域得到了广泛应用。文章阐述了WSN技术的工作机制及其在电力系统监管方面的实际应用,分析了电力系统监管的内在需求,对比了传统监管手段的不足,探讨了如何布署低功耗的WSN,以及如何从中采集数据、进行传输,实现实时监控与精准故障诊断,并提出了一套针对低功耗WSN的性能提升方案。

基于5G通信技术的低功耗电源系统设计的优化研究

随着科学技术的高速发展,5G技术推动着人类社会的进步。5G通讯电源系统是网络建设的基础,需要同时满足4G、5G通讯技术的基础路径,以适应不同网络环境的发展需求,因此要构建好5G通信技术的低功耗电源系统的针对性技术解决方案。通信电源可以提供稳定电能给移动通信设备,防止设备出现断电故障,是通讯系统中的重要组成部分。本文分析5G基站的功耗,以及当前为5G基站供电的困难,从而探讨5G网络在DC机房电源问题中的解决方案,并对5G通信技术的低功耗电源系统进行设计与优化,为5G基站的供电优化提供参考。

一种低功耗跨域通信浮标系统设计

为满足跨域协同作战中水下信息跨域出水通信需求,结合浮标自身具备布放灵活、长时隐蔽且载荷灵活等特点,设计了一种低功耗跨域通信浮标系统。该系统可支持深海大深度布放、长时间静默值守,以及唤醒后隐蔽性跨域通信,同时还可根据预设指令进行关键部位自毁,通过该方式可避免潜艇等水下平台上浮通信的暴露性风险,且相对易部署和自持。测试结果表明,所设计的系统具有耐高压和低功耗等特点,并具有一定扩展性和良好的应用前景。

高能效低功耗通信系统中的新型电源管理方案设计

提出一种适用于高能效低功耗通信系统的新型电源管理方案。通过引入新型能效评估指标、基于深度学习的功耗预测模型、能量回收与再利用技术以及智能化电源切换算法,优化通信系统的能效表现。在系统实施与优化方面,详细描述电源管理芯片的设计、实验平台的搭建和实验结果的性能优化。所提出的新型电源管理方案在提高通信系统性能、实现高能效和低功耗通信方面具有巨大潜力。

低功耗通信系统中的传输能效优化研究

文章主要深入研究低功耗通信系统中传输能效的优化问题。探讨系统级建模、硬件电路设计、软件算法改进以及网络协议优化等方面内容,提出一种基于自适应编码调制、传输功率控制和网络协议优化的综合优化方案。实验结果表明,所提出的方案能够有效提升低功耗通信系统的传输能效和稳定性,为低功耗物联网、可穿戴设备等应用场景提供一种优化的通信解决方案。

针对边缘计算的低功耗通信优化方法研究

文章针对边缘计算环境下ZigBee通信的低功耗优化问题,提出一种基于动态功率控制的方法。主要介绍边缘计算的常见架构和ZigBee通信的基本原理,详细阐述自适应功率控制模型和,通过在MATLAB中进行仿真实验,分析不同发送功率和通信距离下的通信质量和能耗表现。实验结果显示,基于动态功率控制的ZigBee通信优化方法能够实现较高的通信质量和较低的能耗,相比传统ZigBee通信具有明显的优势。

空地一体化网络服务连续性保障的低功耗通信与控制联合优化方法

空地一体化网络(AGIN)充分利用了空中基站(ABSs)灵活部署的特点,为热点地区提供了按需覆盖与高质量服务。然而,空中基站的高动态性使得网络的服务连续性难以保障。而且,空中基站能量受限,提升服务连续性和降低功耗通常又对应不同的飞行动作,因此,低功耗的服务连续性保障尤为困难。针对上述问题,该文基于联邦深度强化学习(FDRL)提出了一种面向低功耗服务连续性保障的通信与控制联合优化方法。所提方法通过联合优化空中基站的移动控制、用户关联和功率分配来保障网络服务的连续性。针对空中基站的高动态性,通过在所提方法中设计了环境状态经验池来利用信道的时空相关性,并在奖励函数中引入速率方差来保障网络服务连续性。考虑到不同飞行动作的功耗差异,所提方法通过优化空中基站的飞行动作来降低网络功耗。仿真结果说明,该文所提算法在满足用户速率需求和速率方差需求的前提下,能够减小网络功耗,并且所提联邦深度强化学习的性能接近中心式强化学习的性能。

基于四电平编码与弱光通信的极低功耗传光式电流互感器

针对传光式电流互感器高压侧现有的母线取能和激光供能方式存在供电死区、能量转换效率低、使用寿命不足等问题,提出一种基于四电平编码与弱光通信的极低功耗光电传输系统方案。首先,设计三态门电路将信号采集模块的采样时钟和数据信号叠加为一个四电平信号。然后,利用超高亮度且极低功耗的LED将四电平信号转换为光信号并通过光纤传输至低压侧。最后,在低压侧通过高灵敏度雪崩光电二极管探测器进行弱光检测后输入解码电路实现信号解码。将极低功耗光电传输系统应用于传光式电流互感器中进行实验验证,测量结果满足0.2级精度要求,系统高压侧的平均功耗可降低至3.91 mW,保证测量精度的同时大幅降低了功耗。由于高压侧的功耗极低,故可采用大容量电池或小功率光伏系统等可靠供能方案,从而解决了高压侧的供能问题,提高了系统的稳定性和可靠性。

基于北斗短报文的低功耗定位系统的设计

为解决传统定位系统功率损耗大,无法在脱机状态下长时间工作的问题,设计了一款基于硬件低功耗和软件“正常工作-休眠工作”双模式循环的定位系统。在硬件部分,该系统选用低功耗单片机STM32L431控制GPS定位模块CNS35和北斗短报文模块TM0558,并对供电电路实时采集。在软件部分,加入了“休眠工作”模式,实现与“正常工作”模式的循环切换。结果表明:该低功耗定位系统可实现定位误差低于2.5 m、通信成功率≥85%、双SIM卡切换等基本功能;且在单次循环为4 min的前提下,“正常工作2 min-休眠工作2 min”的工作方式将能量损耗降低至“正常工作4 min”方式的64.7%,续航时间延长了11.16 h。

用于短距光通信的超低功耗光发射器研究

【目的】为拓宽光通信在板级、背板级等短距互联场景的应用,文章设计了一种超低功耗的光发射器。方案的基本原理是采用Bias⁃T电路加载偏置电流和调制信号,驱动垂直腔面发射激光器(VCSEL)产生光脉冲信号。【方法】借助模拟仿真验证了方案的可行性,发现影响传输速率提升的主要因素是激光器件的寄生参数以及驱动电路的阻抗匹配;通过实验研究了在200和10 mm两种电传输距离下,驱动产生的眼图质量及误码率随驱动电压和偏置电流变化的规律。【结果】电传输距离缩短至10 mm时,能获得更大有效消光比,范围为0.84~6.69 dB,最小差分驱动电压为200 mV,最小偏置电流为15 mA,光发射功耗降低至1.2 mW/Gbit/s。相比于传统光模块,光发射功耗降低约80%。【结论】该光发射器方案可应用于数据中心内部,配合低功耗光接收器,能显著降低数据中心整体功耗。

基于物联网的低功耗通信协议软件设计与实现

本文深入研究了一种基于物联网的低功耗通信协议软件系统,旨在解决物联网设备能耗高、寿命短的问题。通过优化网络的数据封装与传输机制以及节能策略,实现高效、可靠的物联网通信。数据封装与传输机制采用自适应速率控制和确认重传机制,提高传输可靠性。节能策略通过休眠模式和动态功耗管理显著降低设备能耗。

船舶电力系统低功耗电子电路故障智能获取研究

低功耗电子电路是船舶电力系统的主要组成部分,也是最易出现故障的部分,针对当前船舶电力系统低功耗电子电路故障获取方法存在的不足,为了提高船舶电力系统低功耗电子电路故障获取精度,设计了基于数据挖掘的船舶电力系统低功耗电子电路故障获取方法。首先分析当前船舶电力系统低功耗电子电路故障获取研究存在的问题,指出当前获取方法存在的局限性,然后提取船舶电力系统低功耗电子电路故障特征,采用数据挖掘技术构建船舶电力系统低功耗电子电路故障获取模型,最后进行了船舶电力系统低功耗电子电路故障获取仿真实验,实验结果表明,本文方法的船舶电力系统低功耗电子电路故障获取平均精度超过95%,远远高于对比方法的船舶电力系统低功耗电子电路故障获取精度,降低了船舶电力系统低功耗电子电路故障获取错误。

基于物联网的低功耗通信传输协议与安全接入机制设计

研究设计了一套低功耗通信传输协议及相应的安全接入机制。选择蓝牙低功耗(BLE)作为基础协议,其具有广泛支持、低功耗、实时性和安全性的特点。协议帧结构包括:起始标志、地址字段、数据字段、校验字段和结束标志,以确保稳定高效的数据传输。安全接入机制引入了双向认证、多因素认证、安全密钥交换和定期密钥更新等策略,确保通信机密性、完整性和安全性。该设计为物联网设备提供了可靠的低功耗通信和安全接入解决方案,平衡了通信效率与安全性的需求。

物联网节点的低功耗通信电子电路研究与设计

主要设计物联网节点的低功耗通信电子电路,以提高设备的能效和寿命。通过深入研究芯片选型、电源管理电路设计、通信模块设计以及实际测试,成功设计出一种综合考虑性能、功耗和成本的电路方案。通过实际测试,验证了电路设计在实际应用中的可行性。

基于机器学习的低功耗设备间通信协议设计

阐述物联网环境下融合机器学习的低功耗设备间通信协议的设计与性能评估。结合物联网通信需求和机器学习技术应用,提出一种新型通信协议,通过实验评估其性能,并提出优化设计策略。

WSN低功耗算法在电力系统中的应用

无线传感器网络由部署在区域内的大量微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成多跳自组织网络系统。文章通过探讨适用于电力系统的无线传感器网络,提出通过关键节点数据缓存进行末梢节点低功耗配置和数据获取的方案,通过增加末梢节点休眠时间达到整网低功耗的效果。实验结果证明,此算法可大幅降低整网功耗,且不会增加网络通信量。

基于能量谱分析的通信系统低功耗电源管理策略

探讨了基于能量谱分析的通信系统低功耗电源管理策略,包括智能电源模式切换、智能能耗管理算法和智能休眠模式切换。通过能量谱分析,可以深入了解设备的能量分布特性,从而在不降低系统性能的情况下降低功耗。智能算法结合工作负载、电池状态和用户需求等多个因素,实现了最佳的能效优化,延长了电池寿命,提高了通信设备的能效。这些策略的应用有望推动通信系统向更智能、高效和可持续的方向发展,为未来通信技术的进步提供支持。

具有低功耗和高容量的通信系统设计与实现

研究了具有低功耗和高容量的通信系统的设计与实现,提出了一种基于软件定义无线电(Software Defination Radi,SDR)技术和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的通信系统方案。介绍了通信系统的功能模块和关键技术,在现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)平台上实现了通信系统,并进行了实验和仿真,验证系统的性能指标。实验结果表明,提出的通信系统在2.4 GHz的工作频率下,可以达到250 kb/s的数据速率、10 m的传输距离、10 mW的功耗以及1000个用户的容量。与现有技术相比,提出的通信系统具有低功耗、高容量、高灵活性、高兼容性等优点。

低功耗高速率IR-UWB发射机设计与实现

针对高速无线通信的应用场景,该文提出了一种低功耗高速率的脉冲超宽带发射机架构。发射机采用注入锁定环形振荡器产生射频载波,同时基带信号通过基于有限长单位冲激响应滤波器的模拟延迟线产生发射所需要的波形,不仅减少了发射机的功率损耗,而且更好地满足了FCC MASK的要求。该发射机电路采用40 nm CMOS工艺设计和仿真验证,仿真结果表明,所提出的脉冲超宽带发射机可实现OOK和BPSK调制,具有1.1 GHz和2.2 GHz两种发射带宽,最大数据传输速率可达499.2 Mb/s,其能量效率为11.8 pJ/bit。

低功耗双处理器漂流浮标系统

漂流浮标具有结构简单、易布放、不需要额外动力等方面的优点,在海洋观测领域已经有了较为广泛的应用。然而现有的漂流浮标为了控制成本和整体功耗,搭载的传感器较少,在使用中能够采集到的数据种类较少,并且由于电子系统设计相对简单,一旦出现故障,无法解决,导致实际使用时长往往达不到设计使用时长。因此,本文以低功耗、高可靠性、多样化载荷为设计目标,提出一种具备扩展性的双系统漂流浮标的设计方案,能够尽可能地提高漂流浮标的可靠性,同时基于双系统设计了一种低功耗切换算法。该款漂流浮标系统可在主模块损坏时及时启用备用模块工作,并可对当前电池电量、工作环境状态及模块功能状况进行处理分析,根据分析结果实现对系统未来工作模式的决策,系统功耗降低了20%,同时实现了漂流浮标系统的长时序高效观测。