science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Wiskundigen stellen voor om draadloze energie uit te wisselen voor gegevens die zijn verzameld door sensoren op mobiele apparaten

Werkingsprincipe van het in het artikel beschreven systeem. Krediet:Olga Galinina

RUDN-wiskundigen hebben een stimulans gesuggereerd om deelnemers aan mobiele crowd-sensing aan te moedigen. De gegevens die worden verzameld door sensoren die zijn ingebouwd in persoonlijke mobiele apparaten (zoals smartphones) kunnen worden ingewisseld voor draadloze oplaadservices voor batterijen. Het werk is gepubliceerd in IEEE draadloze communicatie .

De meeste moderne smartphones zijn al uitgerust met sensoren die omgevingsinformatie registreren, zoals barometers, magnetometers, geluids- en lichtsensoren, thermometers, en zelfs schadelijke stralings- en luchtvochtigheidssensoren. Gadgets van de volgende generatie zullen naar verwachting meer gecompliceerde sensoren hebben, zoals sensoren voor luchtvervuiling en detectoren van allergenen. Crowd sensing stelt een mobiele netwerkoperator in staat om anoniem de informatie te verzamelen die door gebruikerssensoren is gedetecteerd voor monitoring, planning, en het leveren van slimme stadsdiensten. Echter, de grootste moeilijkheid van deze aanpak ligt in het feit dat de eigenaren van de sensoren deze informatie niet willen delen om persoonlijke gegevens te beschermen of de batterij te sparen. De nieuwe stimulans voor het verstrekken van potentieel belangrijke informatie werd gesuggereerd door RUDN-wiskundigen.

De belangrijkste uitdaging van massale betrokkenheid bij mobiele crowd sensing is de lage motivatie van stadsbewoners om hun gegevens aan operators te verstrekken voor verwerking, ook al is het anoniem. De oplossing werd ingegeven door een bekende eigenschap van elk mobiel apparaat:beperkte batterijlading, wat vooral belangrijk wordt wanneer het aantal persoonlijke mobiele apparaten toeneemt. Wat als mensen de benodigde data zouden kunnen uitwisselen voor energie? Na analyse van mogelijke varianten van een dergelijk systeem, de wetenschappers waren het erover eens dat het van toepassing was op crowd sensing.

Een team van onderzoekers van RUDN stelde een systeem voor waarin draagbare apparaten hun batterijen kunnen opladen met radio-energie die wordt ontvangen van een of meerdere kleine basisstations die zijn uitgerust met een draadloze interface voor energieoverdracht die werkt op een toegewezen frequentie die verschilt van de frequentie die wordt gebruikt voor gegevensoverdracht. Energietransmissie zou gebaseerd zijn op radiofrequentiestraling binnen het bereik van 800-900 MHz, wat de transmissieradius tot tientallen meters vergroot ten opzichte van de huidige technologieën.

Het systeem werkt als volgt:elektronische sensoren in de gadgets verzamelen omgevingsgerelateerde informatie en geven deze door aan basisstations en naar de cloud, waar het anoniem wordt verwerkt en kan worden gebruikt als Big Data-bron voor latere analyse. Een draagbaar apparaat dat de gegevens van een respectief dekkingsgebied levert, ontvangt energie van een draadloze transmissie. Het vermogen van de apparaten is aangepast om te voldoen aan de standaardvereisten voor de bescherming van de menselijke gezondheid.

Opmerkelijk, specialisten zijn van mening dat opladen in overeenstemming met het voorgestelde model continu werk van kleine draagbare apparaten (met een capaciteit tot 5 microwatt) kan ondersteunen. Echter, bij het beoordelen van de looptijd van een op deze manier geladen accu, het is belangrijk om rekening te houden met verschillende parameters van de systeemwerking (bundelbreedte, de macro- en micromobiliteit van de gebruiker, omgevingsobjecten die de balken kunnen blokkeren, het aantal sensoren, inzet van basisstations en hun dichtheid, enzovoort), evenals het belang van de verzamelde gegevens op een bepaalde plaats en tijd. De uiteindelijke geautomatiseerde overeenkomsten tussen de exploitant en een smartphone kunnen worden geregeld met behulp van veilingschema's.

De inzet van een dergelijk systeem zou gunstig zijn voor iedereen:de gebruikers die hun draagbare apparaten zouden kunnen opladen, exploitanten van mobiele netwerken, en externe bedrijven die willen verzamelen, de gegevens analyseren en te gelde maken. Bovendien, stadsbesturen zouden deze gegevens ook kunnen gebruiken om veel stadsdiensten te optimaliseren. Modellering van gebruikersmobiliteit en initiële berekeningen van energie die wordt ontvangen door draagbare apparaten van basisstations, tonen aan dat het idee haalbaar is vanuit het oogpunt van fysica. Echter, om het van de wereld van computermodellering naar de realiteit te verplaatsen, vereist verdere studie door natuurkundigen, wiskundigen, en RF-ingenieurs, inclusief de ontwikkeling van hardware en testbedden, implementatieplanning, optimalisatie van communicatieprotocollen, en het creëren van beheersmechanismen. Bij het proces zouden ook specialisten in de sociale wetenschappen betrokken zijn om de menselijke factor te onderzoeken.