无线信号中采集能量 物联网没电池也能实现
发布时间：2014-8-18 15:34
发布者：老电工
关键词：
物联网
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电池有时候是移动终端与传感器的祸根，这种电源并不可靠，必须充电或是定期更换，可能会成为物联网(IoT)的最大弱点；为此美国华盛顿大学(University of Washington)研究人员想到了一个好主意：通过从现有的广播、电视以及其他无线信号中采集能量，他们开发出一种能让传感器、可穿戴式装置等低能量设备，不需要电池或电线就能连网的方法。 除了利用射频做为电源，华盛顿大学的工程师们也发现了重复利用现有Wi-Fi信号为无电池装置提供连网功能的方法；这种称为Wi-Fi Backscatter的技术，号称是第一个能让无电池装置与Wi-Fi基础设施链接的方案，奠基于让低功率装置如温度传感器从广播、电视与无线信号采集能量的较早期研究成果之上。 华盛顿大学表示，这种新技术需要克服的挑战在于，传统的低功率网络如Wi-Fi与蓝牙，所消耗的能量是得以从电视广播、蜂窝式网络或Wi-Fi发射器采集之能量的两到三倍。Wi-Fi Backscatter这种通讯机制，能让透过射频供电的装置透过反射(reflecting)或不反射来自Wi-Fi路由器的信号，将数据编码；现有的装置与传感器能侦测到由那些反射所产生的Wi-Fi信号强度变化。而因为Wi-Fi Backscatter只是反射、并非产生无线信号，因此只需要不到10mW的电量就能与连网设备沟通。 
美国华盛顿大学开发的Wi-Fi Backscatter技术示意图 华盛顿大学计算机工程暨电子工程副教授Joshua Smith表示：“你可能会想，一个低功率装置怎么可能造成无线信号的微小变化？但如果你仔细观察，会发现环境中所有Wi-Fi信号的反射都有这种现象。”Wi-Fi Backscatter可达到1kbps的通讯速率，装置之间的距离最长可达2.1公尺，这看起来似乎不那么令人印象深刻，因此华盛顿大学的研究人员打算将通讯距离拉长到20公尺；该团队也为该技术申请了专利，并打算成立一家公司来推广。 早在19世纪末20世纪初，知名发明家Nikola Tesla就提出过无线供电技术，不过一直以来相关解决方案都无法取代随处可见的AC电线；而现今产业界也有许多厂商都在开发短距离的无线充电技术。华盛顿大学计算机科学暨工程系副教授Shyam Gollakota表示：“要让物联网起飞，我们必须为可能达数十亿台、嵌入在各种日常用品中的无电池装置提供链接性。” Gollakota指出：“我们现在可以让装置拥有无线链接功能，而且所消耗能量等级低于一般Wi-Fi装置。”也参与Wi-Fi Backscatter研发的华盛顿大学电子工程博士生Bryce Kellogg表示，该技术最大的优势之一，是只要透过软件更新就能让现有的家用无线路由器，拥有与其他家用智能传感器、物联网装置通讯的功能，这大大降低了消费者布署新技术的门坎。 |
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