摘要
如今，随着第五代(FifthGeneration,5G)通信技术的蓬勃发展，越来越多的物联网(InternetofThings,IoT)设备被广泛应用于现代社会各类生产生活场景之中。为了更加便捷地给IoT设备供能，越来越多的研究者开始关注基于绿色能源的远场无线充电技术。然而，国内外现有研究大多集中于提高远场无线充电效率和降低无线传输损耗方面，却忽略了无线充电过程中电磁辐射对人体健康的潜在影响。相比于充电效率的提高，大众更加关心电磁辐射的安全问题。因此，为了避免电磁辐射对人体健康造成不良影响，本文对电磁辐射暴露安全标准进行了细致的评估和分析。首先，本文阐述了比吸收率(SpecificAbsorptionRatio,SAR)的定义和计算方法。其次，本文对国际电磁辐射安全标准进行了比较，并将IEEEC95.1-2019辐射安全标准中规定的人体电磁辐射安全限值作为本文的参考限值。最后，本文利用CST三维电磁场仿真软件，对远场无线充电过程中人体头部SAR值的分布情况进行了可视化仿真。通过分析无线电磁辐射距离和发射功率对SAR值的影响，本文发现了SAR值的变化规律，并探讨了远场无线充电的安全性。 虽然国内外已有少量研究考虑到了辐射安全问题，但由于缺乏准确的无线电磁辐射计算模型，现有研究无法对电磁辐射进行准确的量化分析。为解决该问题，本文进一步完善了远场无线充电网络并建立了新的模型，在单充电器和多充电器远场无线充电场景下，经过严格推导，创新性地提出了准确的电磁辐射计算模型、充电功率矢量模型以及无线充电效用模型。然后，根据上述模型，本文对实际无线充电场景进行了公式化描述，将实际充电场景建模为保障辐射安全前提下的总体充电效用最大化问题。然而，由于该问题是一个具有无穷约束的线性规划问题，其最优解无法在多项式时间内计算得到。因此，本文提出了两种高效解决方案，即时域采样式安全充电(Time-domainSamplingSafetyCharging,T-SSC)算法和空间域采样式安全(Spatial-domainSamplingSafetyCharging,S-SSC)充电算法，将无穷约束线性规划问题转化为典型的有限约束线性规划问题。除此之外，本文还创新性地提出了动态辐射门限区的构想，可在保障无线充电辐射安全的同时维持足够大的发射功率，以保证充电效果。 最后，经过大量的仿真实验，本文从多个角度验证了所提算法的性能，实验结果表明，本文所提算法的各项性能明显优于对比算法。
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