【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及物聯網，具體而言，涉及基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統。
技術介紹
1、隨著物聯網（iot）技術的迅速發展，rfid（射頻識別）技術在各個領域的應用日益廣泛。特別是在物流管理、設備監控和工業自動化等場景中，rfid技術因其非接觸、遠距離、自動識別的特點，逐漸成為重要的解決方案。然而，由于傳統rfid標簽通常依賴于外部電池供電，其使用壽命、維護成本和環境適應性受到一定限制。因此，基于能量收集的低功耗rfid技術應運而生，成為業界關注的研究方向。
2、為此，例如授權公告號為cn110770754b的中國專利申請公開了能量收集rfid電路、能量收集rfid標簽及相關方法。rfid電路從天線在輸入引線上接收詢問信號，并收集能量，該能量存儲在電荷存儲單元中。升壓轉換器然后將收集的電壓升壓到升壓的電壓，該升壓的電壓作為輸出電壓被饋送到傳感器輸出引線。該專利還提供了升壓器開關單元，用于激活升壓轉換器，直到電荷存儲單元輸出的電壓達到第一閾值，升壓器開關單元才激活升壓轉換器。一個或多個傳感器輸入引線根據輸出電壓接收測量值輸入，該測量值輸入反映待測對象的感測值，例如管件中的應變。
3、然而，以上方法在能量收集效率、響應速度、環境適應性和信號處理能力等方面仍存在諸多不足，難以滿足復雜應用場景中對低功耗rfid系統的高效、可靠運行需求。因此，亟需一種能夠同時實現多能量收集、動態能量管理、高效信號處理的低功耗rfid系統，以解決上述問題，滿足實際應用的需求。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統。
2、本專利技術提供了基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統，包括：
3、多個rfid標簽，分別附著于光纖端口和尾纖上；其中，每個所述rfid標簽包括：收集單元，用于從環境中收集射頻能量，并轉換為電能；轉換與存儲單元，基于最大功率點跟蹤法，利用預設儲能元件對所述電能進行轉換和存儲，并為所述rfid標簽供電；散射通信單元，包括天線和信號反射單元，所述天線用于接收來自rfid讀寫器的射頻激勵信號，所述信號反射單元用于通過反向散射方式將包含標簽信息的調制信號反射回rfid讀寫器；
4、所述rfid讀寫器，包括：射頻發射單元，用于向所述rfid標簽發送射頻激勵信號；射頻接收單元，用于接收來自所述rfid標簽的反向散射信號；智能信號處理單元，連接所述射頻接收單元，基于多路徑信號處理法，對接收的反向散射信號進行解析，并區分來自多個所述rfid標簽的信號；
5、數據管理單元，用于收集、存儲和管理讀取到的rfid標簽信息，自動建立光纖端口標簽和尾纖標簽之間的邏輯關聯。
6、作為一種可選的實施方式，所述收集單元還用于從環境中收集光能和熱能；
7、通過射頻接收組件從環境中的無線電波能量中收集射頻能量并轉換為電能；
8、通過光伏組件收集光能并轉換為電能；
9、通過熱電組件收集環境溫差能量并轉換為電能；
10、將射頻接收組件、光伏組件和熱電組件收集的電能輸入至所述轉換與存儲單元，進行電能的整合與輸出控制。
11、作為一種可選的實施方式，所述最大功率點跟蹤法包括：
12、采集環境數據，結合歷史通信事件數據，利用滑動窗口法計算通信事件的發生概率和時間間隔，生成預測結果；
13、基于所述預測結果，確定通信事件的觸發時間和能量需求，生成能量收集路徑調整指令；
14、所述能量收集路徑調整指令包括調整各能量收集組件的輸入參數，以及模式切換的觸發條件；所述能量收集組件包括射頻接收組件、光伏組件以及熱電組件；
15、響應于能量收集路徑調整指令未觸發切換條件，所述轉換與存儲單元進入低功耗休眠模式，僅維持對環境數據的低頻監測；
16、響應于能量收集路徑調整指令觸發切換條件且通信事件即將發生，激活主要能量收集路徑，調整射頻接收組件、光伏組件以及熱電組件的輸入參數；
17、響應于通信事件實際觸發，所述轉換與存儲單元根據能量收集路徑調整指令確定的分配方案，以第一優先級為散射通信單元供電；
18、響應于通信事件完成，基于所述能量收集路徑調整指令恢復默認參數配置，切換回低功耗休眠模式，重新進入環境監測狀態。
19、作為一種可選的實施方式，所述滑動窗口法包括：
20、設定滑動窗口，對采集的環境數據和歷史通信事件數據進行實時更新和管理；
21、在每個滑動窗口內，統計通信事件的發生次數和時間間隔，計算通信事件的平均發生率；
22、采用改進的概率模型，根據統計結果計算通信事件的發生概率和預測時間間隔，所述概率模型為分段泊松過程或二狀態馬爾可夫鏈模型；
23、基于通信事件發生概率和預測時間間隔，生成用于能量收集路徑調整的預測結果。
24、作為一種可選的實施方式，所述改進的概率模型包括：
25、將時間劃分為多個預設時間段，每個時間段內通信事件的發生率視為恒定，計算各時間段的泊松參數；
26、針對通信事件發生和未發生兩種狀態，基于前一時刻的狀態和狀態轉移概率，預測下一時刻通信事件發生的概率。
27、作為一種可選的實施方式，所述滑動窗口的長度和滑動步長根據通信事件的頻率和環境變化速率進行自適應調整。
28、作為一種可選的實施方式，所述生成能量收集路徑調整指令包括：
29、計算激勵函數e(t)，其中e(t)反映低功耗rfid群掃系統在時間t的能量狀態和通信需求；
30、當激勵函數e(t)達到預設的觸發條件時，生成能量收集路徑調整指令，調整各能量收集組件的輸入參數，并切換能量收集模式；
31、當激勵函數e(t)未達到觸發條件時，維持當前能量收集模式，所述轉換與存儲單元保持低功耗休眠模式。
32、作為一種可選的實施方式，所述激勵函數?e(t)?的計算包括：
33、；
34、其中為時間t通信事件發生的預測概率，為時間t的能量儲存量，為能量儲存的最大容量，為時間t的能量消耗速率，、、為根據低功耗rfid群掃系統需求設定的權重參數。
35、作為一種可選的實施方式，所述多路徑信號處理法包括：
36、對接收的反向散射信號進行欠采樣，獲取信號的壓縮采樣數據；
37、采用稀疏重構算法，在壓縮采樣數據的基礎上重構原始信號；
38、對重構后的原始信號進行解調和解析，提取各rfid標簽的數據信息；
39、其中，所述稀疏重構算法包括：
40、基于預設的稀疏基函數，將壓縮采樣數據映射到稀疏域，建立信號的稀疏表示模型；其中，所述稀疏基函數選用離散余弦變換基；
41、基于迭代硬閾值法，對所述稀疏表示模型進行求解，重構原始信號，所述迭代硬閾值法在每次迭代本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，所述收集單元還用于從環境中收集光能和熱能；
3.根據權利要求2所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，所述最大功率點跟蹤法包括：
4.根據權利要求3所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，所述滑動窗口法包括：
5.根據權利要求4所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，所述改進的概率模型包括：
6.根據權利要求5所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，所述滑動窗口的長度和滑動步長根據通信事件的頻率和環境變化速率進行自適應調整。
7.根據權利要求6所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，所述生成能量收集路徑調整指令包括：
8.根據權利要求7所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系
9.根據權利要求1所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗RFID群掃系統，其特征在于，所述多路徑信號處理法包括：
...【技術特征摘要】
1.基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統，其特征在于，所述收集單元還用于從環境中收集光能和熱能；
3.根據權利要求2所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統，其特征在于，所述最大功率點跟蹤法包括：
4.根據權利要求3所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統，其特征在于，所述滑動窗口法包括：
5.根據權利要求4所述的基于能量收集和反向散射技術的低功耗rfid群掃系統，其特征在于，所述改進的概率模...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉仁，
申請(專利權)人：安徽網譜智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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