《物联网导论》课程教学资源（PPT课件）第13章 无源感知系统

物联网导论Introduction to Internet of Things第13章无源感知网络

1 Introduction to Internet of Things 无源感知网络 13

承前启后前一章介绍了物联网在智慧工业场景中的应用，重点讨论了智慧工业“一个趋势，三个维度的特点、物联网在智慧工业的典型应用案例。并在最后探讨了物联网在智慧工业领域的发展和未来趋势本章我们主要关注无源感知网络，重点讨论能量获取，感知方面的挑战，和通信和组网。希望通过本章的学习，我们能了解无源感知网络的发展和未来趋势

2 承前启后 前一章 介绍了物联网在智慧工业场景中的应用，重点讨论了智慧工业“一个趋势，三个维度” 的特点、物联网在智慧工业的典型应用案例。并在最后探讨了物联网在智慧工业领域 的发展和未来趋势 本章我们主要关注 无源感知网络，重点讨论能量获取，感知方面的挑战，和通信和组网。希望通过本章 的学习，我们能了解无源感知网络的发展和未来趋势

本章内容13.1无源感知概述13.2能量获取13.3感知方面的挑战13.4通信和组网13.5小结3

3 本章内容 13.1 无源感知概述 13.2 能量获取 13.3 感知方面的挑战 13.4 通信和组网 13.5 小结

Great SealBug与无源通信世界上首个能够利用外部能源传输音频信号的监听设备物联网设备是否也能实现无源通信？电容薄膜外路微波信号天加载声音后的反射信号

Great Seal Bug与无源通信 世界上首个能够利用外部能源传输音频信号的监听设备 4 物联网设备是否也能实现无源通信？ 声音 电容薄膜 微波信号 加载声音后的反射信号 天线 外罩

为什么需要无源通信？能耗和成本已成为限制物联网发展的主要瓶颈！现有的ZigBee/Bluetooth/WiFi等无线模块难以支撑大规模、极端条件部署难以支撑?WiFD5

为什么需要无源通信？ 能耗和成本已成为限制物联网发展的主要瓶颈！ 5 现有的ZigBee/Bluetooth/WiFi等无线模块难以支撑大 规模、极端条件部署 难以支撑

为什么需要无源通信？问题1基于电池的工作方式导致维护困难恶劣部署条件下，更换电池需要耗电池体积过大且存在安全隐患随着物联网设备的大规费大量人力成本难以支持人体内部署模部署，为所有设备更换电池带来的开销难以接受如今的物联网设备通常需要电池供电，这为设备维护带来巨大挑战6

6 为什么需要无源通信？ 问题1 基于电池的工作方式导致维护困难 如今的物联网设备通常需要电池供电，这为设备维护带来巨大挑战 恶劣部署条件下，更换电池需要耗 费大量人力成本 电池体积过大且存在安全隐患， 难以支持人体内部署 随着物联网设备的大规 模部署，为所有设备更 换电池带来的开销难以 接受

为什么需要无源通信？问题2成本大幅增长互联网向物联网的转变使得通信主体从人变成物，这导致了部署规模的大幅上升如监控一片苹果园时，每一个苹果都需要一个节点。由于苹果的数量庞大，部署成本极高

7 为什么需要无源通信？ 问题2 成本大幅增长 互联网向物联网的转变使得通信主体从人变成物，这导致了部署规模的大 幅上升 如监控一片苹果园时，每一个苹果都需要一个节点。由于苹果的数量庞大， 部署成本极高

Backscatter技术的提出Backscatter技术的两个特点能量收集：无需装配电池。它通过吸收周围环境中存在的电磁波信号来获取能量，并支撑其计算、感知、通信和组网反向散射通信：反射端设备无需自主产生载波信号，而是通过反射其周围环境中存在的载波信号进行数字信息的传输中无源设备?能量及载波提供者8

Backscatter技术的提出 8 Backscatter技术的两个特点 • 能量收集：无需装配电池。它通过吸收周围环境中存在的电磁波信号来 获取能量，并支撑其计算、感知、通信和组网 • 反向散射通信：反射端设备无需自主产生载波信号，而是通过反射其周 围环境中存在的载波信号进行数字信息的传输 能量及载波提供者 无 源 设 备

本章内容13.1无源感知概述13.2能量获取13.3感知方面的挑战13.4通信和组网13.5小结

9 本章内容 13.1 无源感知概述 13.2 能量获取 13.3 感知方面的挑战 13.4 通信和组网 13.5 小结

能量获取能量获取效率依旧是影响其传输距离的瓶颈因素：标签的激活距离远小于其信号传输距离TaglimitationonrangeTagsensitivityReaderlimitationonrangeReadersensitivity10

能量获取 10 能量获取效率依旧是影响其传输距离的瓶颈因素：标签的激活距离远小于其 信号传输距离 Tag limitation on range Reader limitation on range Reader sensitivity Tag sensitivity