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心率探测的自供能采样模型与技术研究

【摘要】:环境能量收集技术从环境中收集的能量具有丰富性和广泛性的特点,可以给低功耗电子设备供电。当物联网(Internet of Things,IoT)传感器网络仅使用环境能量收集技术供电时,由于收集到的环境能量微小、不稳定等特征,传感器网络会出现无法连续正常工作的问题。采样系统是物联网传感器网络中的一个重要部分,传感器的数据采集和数据处理均涉及采样。采样系统使用环境能量收集技术供电时,也会无法连续正常工作。为解决此问题,需要从环境收集到的能量至少能提供采样系统单次采样、处理、存储所需的能量,这样即使因环境能量限制,能量不能支持采样系统连续多次采样,采样系统也可以采用自供能方式非连续工作。另外,自供能技术还可以克服目前以心率探测设备为例的采样系统使用电池供电时电池更换造成的环境问题。本文针对物联网采样系统不用电池只用环境能量收集技术供能时,无法连续正常工作的问题,利用环境能量收集技术,结合采样采集的样点在时间上是离散的特点,以心率探测为例,提出了心率探测的自供能采样模型,介绍了心率探测的自供能采样系统设计,使采样设备可以使用离散能量完成采样过程。同时针对心率探测的自供能采样系统,本文给出了能量模型,以便心率探测的自供能采样系统在该能量模型的约束下完成自供能采样。最后本文设计了心率探测的自供能采样系统平台,从理论和实验角度验证了心率探测的自供能采样模型的可行性。本文的主要研究内容和结论可以概括如下:(1)本文前两章经充分调研后,介绍了本文的研究背景和环境能量收集技术在心率探测中的应用和物联网中传感器采样及心率探测的研究现状,介绍了基于环境能量收集的自供能技术,为本文提出心率探测的自供能采样模型提供了理论依据;(2)第三章介绍了采样理论,结合环境能量收集技术和采样理论提出了心率探测的自供能采样模型,介绍了心率探测的自供能采样系统的设计方案,给出了该系统运行的能量模型;(3)第四章设计了心率探测自供能采样系统平台,从仿真和实验两个方面验证了心率探测的自供能采样模型的可行性。

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