The invention discloses a data collection and wireless charging method based on dual-function car mobile path planning, which includes acquiring data parameters of target network, constructing utility function, selecting anchors in target network, assigning unique anchors to all sensor nodes, constructing DC WCV cruise path, and cruising the network by dual-function car according to the constructed DC WCV cruise path. Swimming completes data collection and wireless charging of network nodes. The method of data collection and wireless charging based on dual-function car mobile path planning provided by the invention restricts the car path by constructing utility functions related to mobile energy consumption, and at the same time, by selecting anchor points and assigning sensor nodes to anchor points, thereby constructing DC WCV cruise path. Therefore, the method of the invention can effectively reduce the mobile energy consumption of DC WCV. The lifetime of the system network is prolonged and the reliability is high.
【技术实现步骤摘要】
基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法
本专利技术具体涉及一种基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法。
技术介绍
信息获取、传递、处理以及利用是信息化生产工具的重要组成部分，信息获取更是信息化开展的重要环节之一。随着电子通信技术、计算机网络技术、基于射频的无线充电技术、能量收集技术以及数据收集方式等的迅速发展，无线可充电传感器网络(wirelessrechargeablesensornetwork,WRSN)在环境监控、信息传输、家庭自动化以及交通控制中具有较多的应用，成为监控环境和信息数据获取的重要手段之一。然而，传感器节点用于通信的能量均来自能量获取模块和能量存储模块，高效的数据收集又与节点电池能量、网络中数据传输路由、节点分布、链路约束以及基站部署位置等紧密相关，这使得数据收集和无线充电一直是WRSN的关键研究问题。为解决上述问题，近年来各国学者基于双功能小车simultaneousDataCollectionandWirelessChargingVehicle(DC-WCV)做了大量的研究，以延长网络生命期，降低网络能量消耗，减低数...
【技术保护点】
1.一种基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法，包括如下步骤：S1.获取目标网络的数据参数；S2.以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数；S3.选择目标网络中的锚点；S4.为目标网络中的所有传感器节点分配唯一所属的锚点；S5.根据步骤S2构建的效用函数，构建DC‑WCV巡游路径；S6.双功能小车按照步骤S5构建的DC‑WCV巡游路径对网络进行巡游，从而完成网络节点的数据收集和无线充电。
【技术特征摘要】
1.一种基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法，包括如下步骤：S1.获取目标网络的数据参数；S2.以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数；S3.选择目标网络中的锚点；S4.为目标网络中的所有传感器节点分配唯一所属的锚点；S5.根据步骤S2构建的效用函数，构建DC-WCV巡游路径；S6.双功能小车按照步骤S5构建的DC-WCV巡游路径对网络进行巡游，从而完成网络节点的数据收集和无线充电。2.根据权利要求1所述的基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法，其特征在于步骤S2所述的以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数，具体为以节点电池能量，DC-WCV电池能量，节点缓冲池约束，感知数据延迟约束以及数据流约束为限制条件，构建关于传感区域中传感器节点和移动小车DC-WCV能量消耗的效用函数。3.根据权利要求2所述的基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法，其特征在于所述的效用函数，具体为采用如下函数为效用函数：约束条件：Lmin≤Lp≤LmaxT≤D式中，Emove为一轮中DC-WCV的移动能量消耗；为一轮中DC-WCV收集传感器节点感知数据的能耗；为一轮中DC-WCV为锚点补充能量的能耗；为DC-WCV给待充电节点补充能量时的能量消耗；为一轮中传感器节点的能量消耗值；|A|为当前轮中的锚点数目；|n|为一轮中DC-WCV服务的节点数量；η为DC-WCV为锚点或带充电节点补充能量时的能量补充效率；T为一轮的周期长度，Pi为节点i的能耗率；为DC-WCV在传感器节点i处收集数据时能量消耗；为当DC-WCV停留在锚点i处时，为锚点补充的能量；表示DC-WCV为待充电节点j补充的能量值；Lp为一轮中DC-WCV巡游路径长度；Lmin表示通过|n|个传感器节点的最短哈密顿回路；Lmax为连接|n|个传感器节点的最长回路；Nl为网络中传感器节点数量；x1j确保了DC-WCV每次从基站出发依次访问各个传感器节点，1表示基站；xj1确保了DC-WCV从某个传感器节点最终回到基站；为表示节点c的输入数据流；fiout为节点i输出数据流；Children(i)为传感器节点i的子节点集合；E′i为传感器节点i当前能量值；EDC-WCV为DC-WCV的电池总能量；D为感知数据时延约束。4.根据权利要求1所述的基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法，其特征在于步骤S3所述的选择目标网络中的锚点，具体为根据传感器节点k跳范围内邻域节点数量和邻域节点能量值计算传感区域节点权重，并根据权重值依次选择传感器节点作为锚点。5.根据权利要求4所述的基于双功能小车移动路径规划的数据收集和无线充电方法，其特征在于所述的选择目标网络中的锚点，具体为采用如下步骤选择锚点：A.采用如下算式计算传感器节点i在k跳范围内的节点密度ρi：式中Nx_hop(i)为传感器节点i在x跳邻域节点集合，连通矩阵X表示传感区域内任意两个节点i和j在k跳之内是否可达：若可达，则Xij＝1，否则Xij＝0，同时定义Xii＝1；Nl为网络中传感器节点数量；B.采用如下算式计算每个传感器节点的权重Wi：式中α为传感器节点密度在计算节点权重过程中所占比例，且0≤α≤1；Ei为节点i的剩余能量值；E0为节点i的k...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟萍，刘伟荣，奎晓燕，李亚婷，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。