[发明专利]一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法

权利要求书

1.一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法，其特征在于，用于由1个接入网关和N个物端节点组成的物联网，N个物端节点记为NS＝{ns₁,ns₂,...,ns_N}，包括以下步骤：

1)物端节点采用环境电磁能量补给自身能量，每隔一段时间当收集到足够一次信息发射的能量时，启动一次信息发送，此时接入网关收到物端节点发来的信息，在处理信息的同时，记录下对应节点信息到达的时刻，N个物端节点信息到达的时刻记为TS＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}；同时，接入网关在非信息接收时段，测量环境电磁强度信息(μ，σ²)，其中μ为电磁强度均值，σ为电磁强度标准差；

2)根据最新的TS＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}和(μ，σ²)信息，利用环境电磁取能模型以及物端节点发送信息所需的最低能量E_min，推算出节点ns_i下一条信息的到达时刻的概率分布情况，设置显著性水平α，并得到对应置信区间具体方式为：

2.1)对于物端节点ns_i，其上一条信息到达时刻为ts_i，获取最新的环境电磁强度信息(μ，σ²)；

2.2)建立环境电磁能量拾取模型：

其中，E为物端节点从环境中取得的直流能量，G_r为物端节点拾能天线增益，λ为拾能频率波长，η_PEC为整流电路效率，Δt为时间间隔常数，M为时间参数，M·Δt为时间长度，S(t)为环境电磁环境强度；

2.3)确定E为物端节点进行一次信息发送所需要的最少能量，即E＝E_min，S(t)为环境电磁环境强度，其服从正态分布，即S(t)～N(μ,σ²)，且M·Δt也服从正态分布，即其中μ_M＝E_min/μ；

2.4)利用仿真方法获取σ_M的值，进而获得M·Δt的概率密度函数：

2.5)设置显著性水平α，利用下式获得置信区间

其中，

3)根据步骤2)得到的各个节点的下一条信息的到达时刻的置信区间，对各个区间进行合并，获得接入网关唤醒时刻序列，记为

4)根据步骤3)获得的接入网关唤醒时刻序列，按照时间顺序对接入网关进行控制，一旦进入该序列，则将接入网关从休眠状态转入工作状态，在收到信息后更新对应节点的信息到达时刻，接入网关在工作状态下的非信息到达时间中测量环境电磁强度信息并更新(μ，σ²)，若当前时刻不在唤醒时刻序列中，则将接入网关设置为休眠状态，直到当前时刻返回步骤2)。

2.根据权利要求1所述的一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法，其特征在于，步骤1)的具体方式为：

1.1)接入网关开机并处于工作模式，实时监听是否有物端节点发送信息；

1.2)一旦有信息到达，根据信息头部内容，获取物端节点标识信息ns_i，并记录信息到达时刻ts_i；

1.3)在非信息到达时刻，记录环境电磁强度信息，并对环境电磁强度均值μ和方差σ²进行更新；

1.4)连续记录每个节点不低于4条信息到达时刻，每个节点共产生不低于3条信息到达间隔，记为Int_i,1,Int_i,2,Int_i,3，若相邻两个信息到达间隔均低于20％，即：

则认为信息按序到达，没有出现信息缺失，当前时刻为准确最新时刻；

1.5)当所有节点的信息到达时刻均满足步骤1.4)的要求时，接入网关完成了对于最新信息接收时刻的更新工作，即TS＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}和环境电磁强度信息的更新工作，转步骤2)，否则，再次进入步骤1.2)。