基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法制造技术

本发明专利技术公开了基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法，包括以下步骤：a）采用EDF算法计算出

BAR_EDF algorithm for WRSN charging scheduling based on angle feature calculation

The invention discloses a WRSN charging scheduling BAR_EDF algorithm based on the angle characteristic calculation, which comprises the following steps: a) calculates by using the EDF algorithm.

【技术实现步骤摘要】
基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法
本专利技术涉及WRSN充电调度，具体涉及基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法。
技术介绍
能量在WRSN（无线传感器网）中扮演着一个十分重要的角色，电池是无线传感器的主要供电来源，通常及时更换电池较难实现，想要通过更换电池的方式延长传感器的寿命还不现实，而如果WRSN中部分传感器不能及时补充电能将会导致这些传感器电能耗尽而失效，最终整个传感器网络就不能正常传送信息。因此针对WRSN的结点充电问题已经成为研究热点，而在众多充电研究内容又主要集中在移动充电车对传感器充电的路径规划算法方面，好的充电路径规划算法应使传感器网络中有充电需求的传感器尽可能得到及时充电，充电行程短且整个传感器网络生命期长。目前有多种不同的充电调度策略及算法。L.Fu等人提出一个巢状的旅行推销员路径模型，将最缺电的传感器优先安排在充电路径中，减少移动无线充电器移动的总距离并缩短传感器充电等待平均时间。Ouyang等人提出最近最弱节点优先算法(CWNF)，以特定的及重要的传感器点优先考虑充电以延长网络生命。Y.Slhu等人考虑控制移动式无线充电器的速度来降低移动所花时间。M.Zhao等人利用一个多功能的移动设备依序拜访传感器收集信息并且同时进行无线充电。S.Guo等人同样考虑无线充电和资料收集的策略，优先决定锚的选择策略及拜访的顺序。C.Wang等人将数据收集和无线充电的任务分离，并交给不同型态的移动载具来执行充电任务。各类调度策略中最早会到截止期的任务结点优先（EarliestDeadlineFirst，EDF）策略是最简单直接的调度方法，如果将之用于WRSN的充电路径安排，会让电量最早会到充电截止期的传感器结点优先得到充电服务，然而EDF算法计算出的行走路线通常非最佳，往往会延误掉一些传感器的充电请求，从而缩短了整个感测网的寿命。
技术实现思路
本专利技术公开了一种基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法，可以解决现有EDF算法计算出的行走路线通常非最佳，导致会延误掉一些传感器的充电请求的问题。本专利技术通过以下技术方案实现：基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法，包括以下步骤：a）采用EDF算法计算出WRSN中Nc个待充电传感器的预排充电路径，相邻两个待充电传感器之间为局部路段；b）设定一个用于调整局部路段的窗口W的值，该值W∈[4、Nc）；从预排充电路径的初始位置开始，计算该窗口W内相邻两条局部路段的夹角β，比较夹角β与预设的夹角门限Θ的大小，当所有相邻的局部路段间的夹角β比较完毕时，若小于夹角门限Θ的夹角β的数量K达到或超过可调整门限值M，则对窗口W内的局部路段进行调整，用调整后的结果替换预排充电路径中对应的局部路段，替换完成后，或小于夹角门限Θ的夹角β的数量K小于可调整门限值M，将窗口W沿着预排充电路径前移数位；c）重复判断是否对该窗口W内的局部路段进行调整的过程，直到对预排充电路径的全部局部路段完成判断，将替换后的充电路径作为最终充电路径。本专利技术的进一步方案是，对窗口W内的局部路段进行调整的约束条件包括：Nc<N，0<Ed<Et<100%，其中N表示WRSN中传感器总数，Ed表示待充电传感器电池能量截止期，Et表示待充电传感器能量门限。本专利技术的进一步方案是，窗口W沿着预排充电路径前移数位小于其值。本专利技术与现有技术相比的优点在于：使得WRSN中发出充电需求的传感器及时得到充电的数目增加之外，还通过对相邻局部路段夹角的限制，避免充电路径“往返跑”，有效缩短整个充电路径的距离及到达待充电传感器的时间，及时给与充电，延长传感网整体寿命。附图说明图1为实施例的最终充电路径示意图。图2为实施例的预排充电路径示意图。具体实施方式基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法，包括以下步骤：a）WRSN在长度100米、宽度100米的区域中分布有150个传感器，其中30个传感器发出充电请求，采用EDF算法计算出WRSN中30个待充电传感器的预排充电路径，相邻两个待充电传感器之间为局部路段，将30个待充电传感器的局部路段的集合记为Φ1；b）设定用于调整局部路段的窗口W的值为6，该值不宜太大，否则会大幅增加数据处理量，影响运算速度；将窗口W内的局部路段的集合记为Φ2，将对集合Φ2进行调整后得到的局部路段的集合记为Φ3，将调整后的30个待充电传感器的局部路段的集合记为Φ4，初始状态下，Φ4=Φ1；从预排充电路径的初始位置开始，计算集合Φ2所包含的5条局部路段中每相邻两条局部路段的共计4个夹角β，计算相邻两条局部路段的夹角β是通过建立坐标系，根据各传感器坐标计算局部路段的表达式，进而计算得到相邻两条局部路段的夹角β；比较夹角β与预设的夹角门限Θ的大小，本实施例中预设的夹角门限Θ为90°，当4个夹角β比较完毕时，若小于夹角门限Θ的夹角β的数量K达到或超过可调整门限值M，本实施例中可调整门限值M为2，则对窗口W内的局部路段进行调整，调整的约束条件包括：Nc<N，0<Ed<Et<100%，其中，Nc表示WRSN中待充电传感器数量，N表示WRSN中传感器总数，Ed表示待充电传感器电池能量截止期，Et表示待充电传感器能量门限；将调整后的结果存入集合Φ3，再用集合Φ3中的元素替换集合Φ4中的对应位置元素；替换完成后，或小于夹角门限Θ的夹角β的数量K小于2，将窗口W沿着预排充电路径前移1位；c）重复判断是否对该窗口W内的局部路段进行调整的过程，直到对预排充电路径的30个局部路段完成判断，将集合Φ4所表示的充电路径作为最终充电路径。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法，其特征在于包括以下步骤：a）采用EDF算法计算出WRSN中

【技术特征摘要】
1.基于角度特征计算的WRSN充电调度BAR_EDF算法，其特征在于包括以下步骤：a）采用EDF算法计算出WRSN中Nc个待充电传感器预排充电路径；b）设定一个用于调整局部路段的窗口W的值，该值∈[4、Nc）；从预排充电路径的初始位置开始，计算该窗口W内相邻两条局部路段的夹角β，比较夹角β与预设的夹角门限Θ的大小，当所有相邻的局部路段间的夹角β比较完毕时，若小于夹角门限Θ的夹角β的数量K达到或超过可调整门限值M，则对窗口W内的局部路段进行调整，用调整后的结果替换预排充电路径中对应的局部路段，替换完成后，或小于夹角门限Θ的夹角β的数量K小于可调整门限值M，将窗口W沿着预排充电路径前移...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐成杰，俞征武，郑瑞恒，吴东光，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32