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近日，计算机科学与工程学院鲁力教授团队在物联网领域顶级期刊《IEEE Internet of Things Journal》发表了题为“Sentinel: Breaking the Bottleneck of Energy Utilization Efficiency in RF-Powered Devices”的论文。团队博士生李松璠为第一作者，鲁力教授为通信作者，电子科技大学为第一署名单位。
图1 触发式能量探测工作流程
随着物联网的发展，越来越多的射频供电设备层出不穷，它们从环境中采集无线电射频能量后执行感知、计算和通信等任务。由于能量来源于环境，设备不需要携带和更换电池，因此具有免维护和便携式等优点，是物联网感知终端的重要组成之一。该论文针对现有射频供电设备能量紧缺问题，着力于优化能量利用率。为了提高能量利用率，现有的工作主要根据系统能量状态规划任务执行，如在能量快耗尽时保存任务的进度，以便上电时继续执行。但是，获取能量状态本身的能耗开销极大，占总能量的近一半，使得任务没有足够的能量得以执行。这是由于现有的系统采用轮询式能量探测，即周期性地唤醒设备探测当前能量状态信息。华盛顿大学的研究者曾尝试优化这种轮询式探测方法，并将成果发表在网络系统顶级会议NSDI 2011上。但轮询式能量探测的能耗依然高居不下，导致目前射频供电设备的能量利用率最高仅有64.7%。
该论文提出一种新的低功耗能量探测方式，将能量利用率提高到94.9%。它摒弃了传统能量探测中高能耗的轮询策略，转而采用基于触发式的探测策略。设备将能量探测的功能全权委托给一个能量探测模块（Supervisor）。在能量达到阈值之前，设备可处于低功耗模式充电，仅该模块以低能耗的方式探测能量；当能量达到阈值时，该模块输出触发信号唤醒设备开始工作（如图1所示）。此外，模块支持通过软件动态设置所探测的阈值，实现对任意阈值的探测。触发式能量探测使得设备免于周期性苏醒去执行轮询操作和处理轮询结果，降低了设备计算负担，其功耗仅为轮询式探测的5.2%。
《IEEE Internet of Things Journal》是物联网领域国际顶尖期刊之一，属中科院JCR一区Top期刊，当前影响因子5.86。该期刊涵盖了物联网的各个子领域，包括物联网系统结构，通信和网络协议，安全和隐私，物联网服务和应用等。
鲁力教授所领导的团队为网络智能与安全实验室，其主要研究方向为无源无线感知系统、系统安全、机器学习等。团队在近五年内主持国家级科研项目7项，其中国家自然基金项目5项，国家重点研发计划1项，军863项目1项。在顶级期刊或会议（CCF-A类或JCR一区）发表论文5篇。团队在无源系统领域积累了多年研发经验，获得相关国内发明专利8项、美国专利1项。团队专注于推动物联网基本技术和应用发展，致力于打造一支具有国际一流水平的科研力量，为学校双一流建设添砖加瓦。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/8409282/
编辑：罗莎 / 审核：罗莎 / 发布：陈伟
