CNS Core: Medium: Networked Smart Paper: Towards Invisible Wearables for Humans and Things

CNS 核心:媒介:网络智能纸:迈向人类和事物的隐形可穿戴设备

基本信息

  • 批准号:
    1901048
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 120万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-10-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this proposal is to explore fundamental communication and sensing technologies to transform the ordinary physical world into a connected, intelligent Internet of Things (IoT) ecosystem. Despite multiple generations of evolution, digital devices still demand substantial user involvement for battery charging and network setup, and current technologies are not yet ready to make everyday things connected and intelligent. To address the networking challenges, this project will work technology for ultra-thin paper-like communication tags, composed of a mm-scale radio chip along with power harvesting unit, printable flexible antennas, and printable energy storage unit. The tag, referred to as Networked Smart Paper (NSP), can potentially be woven into clothes or attached on plain objects, thus encompassing humans or things into the IoT. The resulting hardware and software will be made fully open-source and become a community resource, to benefit the relevant industries in wireless systems, radio-frequency integrated circuits (RFIC), and printed electronics. This project will engage students in experimental IoT research through the summer research internship program and outreach to under-represented groups. The proposed NSP project aims to extend the IoT vision beyond the current-generation mobile devices, by addressing cross-disciplinary challenges in low-power RFIC, printable electronics, and wireless networking. It will renovate the IoT radio architecture and network protocol design, under the constraints of extremely low-power, extremely thin/flexible form-factor, and compatibility with the legacy network infrastructure. In particular, NSP explores a novel "slim radio" architecture, which adopts on-off-keying-like energy-efficient modulation, but remains compatible with the WiFi physical layer through signal waveform approximation. In addition, NSP will realize a slim network stack through association-free network management and application-specific addressing. NSP's ability to reuse the massive legacy WiFi infrastructure helps eliminate the deployment barrier that has been hindering IoT deployment. In addition, NSP explores chip-level optimization for the slim radio architecture, aiming to achieve up to three orders of magnitude lower power consumption compared with legacy WiFi transceiver chips. Unlike existing passive radio architectures (e.g., Radio Frequency Identifier tags and backscatter), NSP supports channelization (thus enabling coexistence and frequency reuse); it can power both the communication and computation (network stack) operations, by scavenging and storing the energy from intermittent ambient radio frequency signals. The miniaturized radio chip, printable antenna and energy storage units together enable ultra-thin form factor, making NSP a truly wearable and attachable IoT device for humans and things.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该提案的目标是探索基本的通信和传感技术,将普通的物理世界转变为互联的智能物联网(IoT)生态系统。尽管经历了多代的发展,但数字设备仍然需要大量的用户参与电池充电和网络设置,而目前的技术还没有准备好让日常生活变得互联和智能。为了解决网络的挑战,该项目将工作技术超薄纸状通信标签,由一个毫米级的无线电芯片沿着与电力收集单元,可打印的柔性天线,和可打印的能量存储单元。这种标签被称为网络智能纸(NSP),可以编织到衣服上或贴在普通物体上,从而将人或物纳入物联网。由此产生的硬件和软件将完全开源,并成为社区资源,使无线系统,射频集成电路(RFIC)和印刷电子等相关行业受益。该项目将通过暑期研究实习计划和对代表性不足的群体的宣传,让学生参与实验性物联网研究。 拟议的NSP项目旨在通过解决低功耗RFIC、可印刷电子产品和无线网络方面的跨学科挑战,将物联网愿景扩展到当前一代移动的设备之外。它将在极低功耗、极薄/灵活的外形以及与传统网络基础设施兼容性的限制下,革新物联网无线电架构和网络协议设计。 特别是,NSP探索了一种新颖的“超薄无线电”架构,该架构采用类似开关键控的节能调制,但通过信号波形近似保持与WiFi物理层的兼容。此外,NSP还将通过免关联网络管理和特定于应用的寻址实现精简的网络堆栈。 NSP能够重用大量传统WiFi基础设施,有助于消除阻碍物联网部署的部署障碍。 此外,NSP还针对超薄无线电架构进行了芯片级优化,旨在实现比传统WiFi收发器芯片低三个数量级的功耗。与现有的无源无线电架构(例如,NSP支持信道化(从而实现共存和频率重用);它可以通过从间歇性环境射频信号中收集和存储能量来为通信和计算(网络堆栈)操作提供动力。小型化的无线电芯片、可打印天线和能量存储单元共同实现了超薄外形,使NSP成为真正的可穿戴和可连接的物联网设备,适用于人类和物体。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
UniScatter: a Metamaterial Backscatter Tag for Wideband Joint Communication and Radar Sensing
StealthyIMU: Stealing Permission-protected Private Information From Smartphone Voice Assistant Using Zero-Permission Sensors
SlimWiFi: Ultra-Low-Power IoT Radio Architecture Enabled by Asymmetric Communication
SlimWiFi:通过非对称通信实现的超低功耗物联网无线电架构
A Sub-100μW 2GHz OOK PA for IoT Applications
适用于物联网应用的低于 100μW 2GHz OOK PA
  • DOI:
    10.1109/wmcs55582.2022.9866357
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wang, Kejia;Alluri, Sravya;Zhang, Xinyu;Leung, Vincent W.
  • 通讯作者:
    Leung, Vincent W.
Wide Potential Window Supercapacitors Using Open‐Shell Donor–Acceptor Conjugated Polymers with Stable N‐Doped States
  • DOI:
    10.1002/aenm.201902806
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    27.8
  • 作者:
    Kaiping Wang;Lifeng Huang;N. Eedugurala;Song Zhang;Md Abdus Sabuj;N. Rai;X. Gu;J. Azoulay;
  • 通讯作者:
    Kaiping Wang;Lifeng Huang;N. Eedugurala;Song Zhang;Md Abdus Sabuj;N. Rai;X. Gu;J. Azoulay;
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Xinyu Zhang其他文献

Model averaging with covariates that are missing completely at random
对完全随机缺失的协变量进行模型平均
  • DOI:
    10.1016/j.econlet.2013.09.008
  • 发表时间:
    2013-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Xinyu Zhang
  • 通讯作者:
    Xinyu Zhang
Influence of Nb addition on microstructural evolution and compression mechanical properties of Ti-Zr alloys
Nb添加对Ti-Zr合金显微组织演变和压缩力学性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jmst.2020.03.092
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Pengfei Ji;Bohan Chen;Bo Li;Yihao Tang;Guofeng Zhang;Xinyu Zhang;Mingzhen Ma;Riping Liu
  • 通讯作者:
    Riping Liu
Genotype variant screening and phenotypic analysis of FBN1 in Chinese patients with isolated ectopia lentis
中国孤立性晶状体异位患者FBN1基因型变异筛查及表型分析
  • DOI:
    10.3892/mmr.2021.11914
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Yijing Zhou;Dongwei Guo;Qianzhong Cao;Xinyu Zhang;Guangming Jin;Danying Zheng
  • 通讯作者:
    Danying Zheng
Main controls on the denitrification rates during cropland revegetation in the southwest China Karst Critical Zone Observatory
西南喀斯特关键带观测站农田植被恢复反硝化率的主要控制
  • DOI:
    10.1016/j.agee.2020.107228
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D;an Li;Xinyu Zhang;Jennifer A.J. Dungait;Sophie M. Green;Xuefa Wen;Timothy A. Quine;Qiubing Wang
  • 通讯作者:
    Qiubing Wang
Tailoring anionic solar evaporator with an enhanced Donnan effect for a highly effective salt resistance desalination and water purification
定制具有增强唐南效应的阴离子太阳能蒸发器,以实现高效的抗盐海水淡化和水净化

Xinyu Zhang的其他文献

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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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NSF Convergence Accelerator Track L: An Integrated and Miniaturized Opioid Sensor System: Advancing Evidence-Based Strategies for Addressing the Opioid Crisis
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  • 批准号:
    2344344
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Effective Strategies to Recruit Underserved Students to Baccalaureate Engineering Success and Transition Programs (Recruit-BEST)
招募服务不足的学生参加学士学位工程成功和过渡计划的有效策略(Recruit-BEST)
  • 批准号:
    2320120
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 120万
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    Standard Grant
Collaborative Research: NeTS: Medium: Scalable Metasurface Array for mmWave Communication and Sensing
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  • 批准号:
    2312715
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 120万
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    Continuing Grant
Collaborative Research:SWIFT: Exploiting Application Semantics in Intelligent Cross-Layer Design to Enhance End-to-End Spectrum Efficiency
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  • 批准号:
    2128588
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CCRI: ENS: Enhancing a Millimeter-Wave Massive MIMO Platform to Support the 5G V2X Networking and Automotive Sensing Research Community
CCRI:ENS:增强毫米波大规模 MIMO 平台以支持 5G V2X 网络和汽车传感研究社区
  • 批准号:
    1925767
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Scalable Distributed MIMO: Towards Density-Proportional Capacity Scaling for Infrastructure Wireless Networks
职业:可扩展分布式 MIMO:实现基础设施无线网络的密度比例容量扩展
  • 批准号:
    1854472
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NeTS: Large: Collaborative Research: GigaNets: A Path to Experimental Research in Millimeter Wave Networking
NeTS:大型:协作研究:GigaNets:毫米波网络实验研究之路
  • 批准号:
    1952942
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Fine-Grained Spectrum Access for Carrier-Aggregation Based Wireless Networks
NeTS:小型:协作研究:基于载波聚合的无线网络的细粒度频谱接入
  • 批准号:
    1954608
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: Collaborative Research: Fine-Grained Spectrum Access for Carrier-Aggregation Based Wireless Networks
NeTS:小型:协作研究:基于载波聚合的无线网络的细粒度频谱接入
  • 批准号:
    1617321
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Large: Collaborative Research: GigaNets: A Path to Experimental Research in Millimeter Wave Networking
NeTS:大型:协作研究:GigaNets:毫米波网络实验研究之路
  • 批准号:
    1518728
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

胆固醇羟化酶CH25H非酶活依赖性促进乙型肝炎病毒蛋白Core及Pre-core降解的分子机制研究
  • 批准号:
    82371765
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
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  • 批准号:
    22303037
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    2023
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    92053110
  • 批准年份:
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    81902805
  • 批准年份:
    2019
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    41973063
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  • 批准号:
    31900138
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
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  • 批准号:
    41981240365
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    1.5 万元
  • 项目类别:
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Collaborative Research: CNS Core: Medium: Movement of Computation and Data in Splitkernel-disaggregated, Data-intensive Systems
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  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
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Collaborative Research: CNS Core: Medium: Reconfigurable Kernel Datapaths with Adaptive Optimizations
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  • 批准号:
    2345339
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
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  • 批准号:
    2409008
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CNS Core: Medium: Privacy-Preserving and Censorship-Resistant Domain Name System
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  • 批准号:
    2310927
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
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Collaborative Research: CNS Core: Medium: Programmable Computational Antennas for Sensing and Communications
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  • 批准号:
    2343964
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    2023
  • 资助金额:
    $ 120万
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CNS Core: Medium: A Systems and User-based Approach to Floating Point Correctness and Resilience
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    2211315
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 120万
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  • 批准号:
    2211508
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
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Collaborative Research: CNS Core: Medium: Access, Mobility, and Security above 100 GHz
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  • 批准号:
    2211617
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: CNS Core: Medium: Access, Mobility, and Security above 100 GHz
合作研究:CNS 核心:中:100 GHz 以上的访问、移动性和安全性
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    2211618
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
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Collaborative Research: CNS Core: Medium: Rethinking Multi-User VR - Jointly Optimized Representation, Caching and Transport
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  • 批准号:
    2212200
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 120万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
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知道了