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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노동건
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
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배터리 기반 사물 인터넷(IoT) 노드는 제한된 배터리 용량으로 인해 수명 문제를 겪고 있다. LoRaWAN과 같은 저전력 무선 통신 프로토콜을 사용하여 에너지 효율성을 높일 수 있지만 제한된 배터리 용량의 근본적인 문제는 노드가 동작하는 동안 에너지를 수집해야만 해결할 수 있다. 특히 태양에너지는 이러한 주기성, 높은 예측 가능성, 높은 에너지 밀도 등의 특성을 가져 IoT 노드의 문제를 해결하고 영속성을 부여할 것으로 기대된다. 그러나 다양한 환경적 요인(날씨, 장애물 등)으로 인해 태양에너지 수집형 IoT에서도 수집된 에너지의 양이 노드가 정상적으로 작동하는데 충분하지 않을 수 있다. 이 대부분의 IoT 애플리케이션에서 안정적인 데이터 수집은 노드의 영구성뿐만 아니라 중요한 요구 사항이기도 하다. 이에 드론을 이용한 Radio Frequency(RF) 무선 전력 전송(WPT)을 통해 태양에너지 수집형 LoRaWAN IoT의 안정성 문제를 개선하고자 한다. 본 연구에서는 태양에너지 LoRaWAN IoT 환경에서 노드를 안정적으로 운용하기 위한 RF WPT 드론의 최적 충전 경로 설계 기법을 제안한다. 제안하는 방식은 태양에너지 수집이 부족한 노드를 선택하여 가장 균형 있고 효율적인 방식으로 드론의 에너지를 해당 노드로 전달하는 최적의 경로(호버링 위치, 호버링 시간 및 이동 경로)를 결정한다. 실험 결과 드론이 이러한 경로로 이동하면서 노드를 충전하면 드론의 제한된 에너지를 최대한 활용하여 태양에너지 수집형 IoT 노드의 안정성을 향상시킬 수 있음을 확인했다.
목차
제 1 장 서론 11.1 연구 배경 11.2 논문 구성 5제 2 장 관련 연구 62.1 Solar-powerd LoRaWAN WSNs 62.2 WPT for WSNs 8제 3 장 제안 기법 113.1 에너지 모델링 123.1.1 태양에너지 기반 에너지 수집 모델 123.1.2 RF WPT 기반 에너지 모델 143.2 문제 정의 163.3 Max-Min Residual Energy 기법 173.3.1 Lagrange dual method 183.3.2 호버링 위치 최적화 203.3.3 각 호버링 위치에서 호버링 시간 최적화 213.3.4 호버링 위치 방문 경로 최적화 21제 4 장 성능 평가 234.1 실험 환경 234.2 정전 노드 수 측정 244.3 데이터 수집량 측정 254.4 필드 크기에 따른 비교 264.5 노드 개수에 따른 비교 274.6 배터리 용량에 따른 비교 29제 5 장 결론 31참고문헌 32
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