一种联合路由优化的能量补充装置及其能量补充方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于物联网技术领域，尤其涉及一种联合路由优化的能量补充装置及其能量补充方法。联合路由优化的能量补充装置包括：链路状态获取器：用于获取节点之间链路的信息；节点位置获取器：用于获取物联网节点的位置信息；路径编码器：基于获取的链路状态信息与节点位置，对物联网间的通信路径以树的方式进行遗传编码；遗传路径进化器：以遗传算法的方式对物联网的通信路径进行优化，构建最优路由树；充电方式输出器：充电方式输出器：用于输出物联网中充电装置的充电行走路径；最优路径输出器：用于输出该物联网的最优数据路由路径。同时还提供了联合路径优化的能量补充方法。本发明专利技术得到的最优的充电路径，具有更高的能量补充效率。

An energy supplement device for joint routing optimization and its energy supplement method

The invention belongs to the field of Internet of things technology, in particular to an energy supplement device of joint route optimization and its energy supplement method. The energy supplement device combined with routing optimization including: link state access device that acquires the information link between nodes; node location acquisition device: for location information acquisition network node; path encoder: link state information and node location acquisition based on networking communication path between the genetic encoding to the tree; genetic evolution path: communication path in genetic algorithm to optimize the network, constructing the optimal routing tree; charging output device: charging output device for charging charging device output path in the Internet of things; the optimal path for data output device: optimal routing path output of the Internet of things. An energy supplement method for joint path optimization is also provided. The optimal charging path obtained by the invention has higher energy supplement efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种联合路由优化的能量补充装置及其能量补充方法
本专利技术属于物联网
，尤其涉及一种联合路由优化的能量补充装置及其能量补充方法。
技术介绍
物联网具有非常广阔的应用前景，目前在军事侦察、医疗监护、环境监测、交通管理等多个领域都广泛使用，是目前受到关注的研究热点。在户外及一些复杂应用环境中，物联网节点一般通过飞机播撒、炮弹弹射或人工埋置的方式部署到监测区域中，节点部署结束后通过自组织多跳方式的构成网络。由于节点的能量有限性，当一些节点耗尽能量，网络就会碎片化并且一些传感区域的数据就不再提取上传。如何尽可能延长网络的工作时间成为物联网研究的关键性问题。近年来，人们对延长物联网的寿命进行了广泛的研究。常规的研究一般集中在节能技术的研究，分别从物联网节点和网络两方面来减少物联网中的能耗，如设计低功耗的硬件体系结构，低复杂度的软件实现，能量有效的无线通信，动态路由技术和移动的数据采集等。虽然这些解决方案能够有效地延长网络寿命，网络寿命仍取决于有限的电池能量。另一类解决方案是利用能量补充方法来缓解物联网的能源使用限制。近年来在无线能量传输方面的进展，使电能的高效转移成为可能。无线能量传输已本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合路由优化的能量补充装置，其特征在于：包括：链路状态获取器：用于获取节点之间链路的信息；节点位置获取器：用于获取物联网节点的位置信息；路径编码器：基于获取的链路状态信息与节点位置，对物联网间的通信路径以树的方式进行遗传编码；遗传路径进化器：以遗传算法的方式对物联网的通信路径进行优化，构建最优路由树；充电方式输出器：用于输出物联网中充电装置的充电行走路径；最优路径输出器：用于输出该物联网的最优数据路由路径。

【技术特征摘要】
1.一种联合路由优化的能量补充装置，其特征在于：包括：链路状态获取器：用于获取节点之间链路的信息；节点位置获取器：用于获取物联网节点的位置信息；路径编码器：基于获取的链路状态信息与节点位置，对物联网间的通信路径以树的方式进行遗传编码；遗传路径进化器：以遗传算法的方式对物联网的通信路径进行优化，构建最优路由树；充电方式输出器：用于输出物联网中充电装置的充电行走路径；最优路径输出器：用于输出该物联网的最优数据路由路径。2.根据权利要求1所述的联合路由优化的能量补充装置，其特征在于，所述该遗传路径进化器包括：以选择、交叉、编译及替换方式组成的遗传运算器；以停留点选择器、停留点优化器及适应值评估器组成的个体评估器。3.一种联合路径优化的能量补充方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1:收集节点位置信息；步骤2：收集链路状态信息；步骤3：基于节点位置与链路状态，重复使用路由树构造算法构造N个个体作为遗传算法的初始种群；步骤4：使用遗传算法构造最优路由树；步骤5：对最优路由树对应的个体进行适应值评价，得到最优充电路径。4.根据权利要求3所述的联合路径优化的能量补充方法，其特征在于，种群每个个体初始化方法为：步骤3-1:将sink节点在路由树中标志置为1，其余节点标志置为0；步骤3-2:对任一节点i，使v＝i，其中，i∈N；步骤3-3：判断邻居集合，其包括以下步骤：步骤a：若vj的邻居集合不为空，在邻居集合中随机选择一个节点记作vj-1，同时将vj-1从邻居集合中除去；步骤b：若邻居集合为空且v≠i，则令vj＝vj+1，重新执行步骤3；步骤c：若邻居集合为空且vj＝i，表示在当前拓扑下没有可行路径，算法结束；步骤3-4：若节点在路由树中的标志不为1，则置节点标志为1，记录路径vj-1→vj，否则，转步骤3-3；步骤3-5：若节点的在路由树中的标志为1，表示找到了sink节点到感知节点的路径，转步骤3-6；否则，置节点的在路由树中标志为1，令vj＝vj-1，转到步骤3-3；步骤3-6：记录从sink节点到感知节点i的路径；步骤3-7：将N个sink节点到感知节点的路径构造成为一个染色体编码。5.根据权利要求3所述的联合路径优化的能量补充方法，其特征在于，在步骤4中，最优路由树的构造方法包括：步骤4-1：选择操作，算法通过二元锦标赛算法选出原始种群的一半作为父代种群；步骤4-2：交叉操作，从选出的父代中随机选择两个个体，在这两个个体中随机选择一对等位基因，对等位基因做交叉操作，得到两个新的子代个体，如果产生的新的个体不满足物联网路由树条件，那么需要对这个子代个体进行调整，使结果满足路由树条件；步骤4-3:变异操作，从选出的父代种群中随机选择一个个体，随机选择一个等位基因使用单点变异产生新的子代个体，本算法中选择随机一个节点进行局部组播树调节，如果变异后的个体不是路由树，那么调整使之成为路由树；步骤4-5：经过交叉、变异操作之后产生的子代与原种群合并，对合并种群中的每个个体进行适应值评估，选出最优的N个染色体构成新的种群；步骤4-6：判断是否满足终止条件，如果不是，则返回步骤4-1；否则，在最优种群中找出最优个体。6.根据权利要求3所述的联合路径优化的能量补充方法，其特征在于，所述个...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾杰，陈剑，刘忠禹，熊喆，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21