一种基于Powercast模型的WSNs充电方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Powercast模型的WSNs充电方法，包括以下步骤：基于传感器节点的再充电周期属性，采用聚类算法将所有传感器节点划分为若干个簇；基于节点构建完全无向图，采用近似算法寻找哈密顿回路，当簇内某个节点快要失效时，移动电源就沿着该簇的哈密顿回路给簇中所有节点充电，以此将二维场景转化为一维流形场景；在一维流形场景下，移动电源分组进行沿着哈密顿回路充电，具体包括：基于搜索半径定义移动电源最合适的覆盖范围；在每个小组中，使用RIA算法解决最小圆覆盖问题，并基于REUE指标确定移动电源在每个分组的充电时间。利用本发明专利技术的方法，在Powercast充电模型下，移动电源可以确保WSNs节点都不失效的同时，最小化充电过程中的能量消耗。

A WSNs charging method based on Powercast model

The invention discloses a WSNs charging method based on Powercast model, which comprises the following steps: based on the recharge cycle attribute of sensor nodes, all sensor nodes are divided into several clusters by clustering algorithm; based on the nodes, a complete undirected graph is constructed, and an approximate algorithm is used to find the Hamiltonian loop when a node in the cluster is located. When point fails, the mobile power charges all nodes in the cluster along the Hamiltonian loop of the cluster, thus transforming the two-dimensional scene into one-dimensional manifold scene; in one-dimensional manifold scene, the mobile power packet charges along the Hamiltonian loop, including: defining the most appropriate coverage of the mobile power based on the search radius. In each group, the RIA algorithm is used to solve the minimum circle coverage problem, and the charging time of the mobile power supply in each group is determined based on the REUE index. Using the method of the invention, under the Powercast charging model, the mobile power supply can ensure that the WSNs nodes are not invalid while minimizing the energy consumption in the charging process.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Powercast模型的WSNs充电方法
本专利技术涉及无线传感器网络和无线能量转移领域，具体涉及一种基于Powercast模型对无线传感器网络进行充电的方法。
技术介绍
近年来，无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSNs)取得了广泛的应用，比如在农作物生长监控、环境检测、医疗健康和智能家居等领域中。WSNs的广泛应用，实现了物与物、物与人、人与人之间更深层次的连接。伴随着WSNs的广泛应用，WSNs的能耗问题日益突出。一般而言，传感器节点由电池供电，电池自身能提供的能量有限；如果能量耗尽，传感器节点就会失效，整个网络的生存周期就结束了。为了增加WSNs的生存周期，研究人员已经提出了很多给传感器节点补充能量的方法。大致可以总结如下：(1)能量节省策略：通过优化传感器节点的数据采集和数据转发策略，降低传感器节点的能耗功率，变相增加节点的生存周期。显然，这种策略无法显著增加WSNs的工作周期。(2)能量提取策略：给传感器节点安装复杂的装置，让它们尝试从周围环境中提取能量，比如风能、太阳能等。但这种方式受限于自然条件，比如在阴天条件下，传感器节点无法提取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Powercast模型的WSNs充电方法，其特征在于，所述方法方法包括以下步骤：采用分组和降维的方法将二维部署场景转化为一维流形场景；在一维流形场景下，使用交叉移动充电的策略按分组对传感器节点进行充电，具体包括：确定移动电源的覆盖范围，确定移动电源在每个分组的充电位置，确定移动电源在每个分组的充电时间。

【技术特征摘要】
1.一种基于Powercast模型的WSNs充电方法，其特征在于，所述方法方法包括以下步骤：采用分组和降维的方法将二维部署场景转化为一维流形场景；在一维流形场景下，使用交叉移动充电的策略按分组对传感器节点进行充电，具体包括：确定移动电源的覆盖范围，确定移动电源在每个分组的充电位置，确定移动电源在每个分组的充电时间。2.根据权利要求1所述的一种基于Powercast模型的WSNs充电方法，其特征在于，所述将二维部署场景转化为一维流形场景包括以下步骤：11)使用kmeans聚类方法将传感器节点按照再充电周期划分为若干个簇，使得每个簇中传感器节点的再充电周期相近；12)在每个簇中构建无向完全图，其中传感器节点作为完全图的顶点，两个节点之间的距离作为顶点之间边的权重；13)使用基于MST的近似算法寻找每个簇中完全无向图的最短哈密顿回路。3.根据权利要求1所述的一种基于Powercast模型的WSNs充电方法，其特征在于，所述基于搜索半径确定移动电源的覆盖范围包括：基于移动电源最大充电覆盖半径R构造分段函数，确定搜索半径，将搜索半径当做移动电源的充电覆盖范围。4.根据权利要求3所述的一种基于Powercast模型的WSNs充电方法，其特征在于，所述搜索半径的函数形式为：其中a是指定的阈值，其取值为哈密顿回路上相邻节点平均间隔的两倍；b为调整参数，取值范围为(0,1)。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜，董茂健，钱柱中，张瑞，陆桑璐，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32