能量收集型车内无线传感器网络的实证可行性分析
信号处理
2020-02-04 v1 网络与互联网体系结构
摘要
车辆电子系统目前利用有线网络进行节点间的电力传输（来自主电池）与通信（如 LIN、CAN、FlexRay）。有线网络实际上无法容纳位于运动部件（如轮胎）中的节点，且随着车辆功能复杂度的提升，需要长达数公里的线束，显著增加了油耗以及制造与设计成本。作为一种替代方案，能量收集型车内无线传感器网络（IVWSN）可容纳所有位置的节点，并免除了布线需求，大幅降低成本。在本文中，我们通过广泛的车载实测，对这样一种 IVWSN 框架的可行性进行实证分析，测量涵盖 2.4 GHz、超宽带（UWB）与毫米波（mmWave）频段的通信，以及射频（RF）、热能和振动能量收集。我们的分析表明，在发动机舱内的短距离视距（LoS）链路中，mmWave 表现最佳，其在底盘与乘客舱内视距链路的最差情况信干噪比方面性能接近 UWB。对于在非视距链路（在发动机舱和底盘中尤为多见），UWB 提供最高的安全性与可靠性。2.4 GHz 在所有舱室均受严重干扰，而 UWB 以较低带宽为代价采用窄带抑制技术；mmWave 因其传播特性天然经历极低干扰。另一方面，RF 能量收集在所有舱室可提供高达 1 mW 的功率。振动与热能收集器可为发动机舱内所有功耗 <10 mW 的节点以及底盘中所有 <5 mW 的节点供电。在乘客舱中，由于温度梯度低，热收集不可用，但振动与 RF 源可为 <1 mW 的节点供电。
引用
@article{arxiv.2002.00578,
title = {Empirical Feasibility Analysis for Energy Harvesting Intra-Vehicular Wireless Sensor Networks},
author = {Mertkan Koca and Gokhan Gurbilek and Burak Soner and Sinem Coleri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.00578},
year = {2020}
}
备注
7 pages, 5 figures, 1 table