一种无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法制造技术

本发明专利技术提出了一种无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法。本发明专利技术建立传感器节点无线供电模型；根据传感器节点无线供电模型，执行基本路径算法得到基本充电路径；执行局部优化算法通过优化基本充电路径，进一步做大化充电剩余时间；执行节点删除算法使得在保持传感器节点存活的前提下，通过的调整充电队列减少行驶时间，通过删除充电路径中的低效节点，减少濒临死亡的节点数；执行全局优化算法对高效充电路径进行全局优化得到输出最优充电路径和死亡节点数。本发明专利技术对基本充电路径进行局部和全局优化，实现了最小化死亡节点数和最大化系统能效。

An On-Demand Charging Time-Air Conditioning Algorithm for Wireless Chargeable Sensor Networks

【技术实现步骤摘要】
一种无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法
本专利技术属于无线可充电传感器网络
，具体涉及一种无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法。
技术介绍
无线可充电传感器网络的协同充电一直是研究的热点。随着无线电能传输技术的发展，可以利用无线充电汽车为传感器网络进行充电，以延长网络寿命。显然必须在传感器节点死亡之前进行充电，因此无线充电汽车的调度问题非常重要。现有的协同充电技术通常采用两种方案，确定性方案和非确定性方案。确定性方案忽视节点位置，能耗率等系统因素，不适合大规模无线传感器网络。非确定性方案采用按需充电体系，但目前存在两个缺陷，局部优化和全局优化的矛盾，以及最短哈密顿环不是最优解。为了解决以上问题，本专利技术提出一种按需充电体系的时空调度算法。
技术实现思路
为了解决现有非确定充电调度方案中的局部优化和全局优化的矛盾，以及最短哈密顿环不是最优充电策略的问题，本专利技术提出了一种基于按需充电体系的时空调度算法。该算法的具体方案为：一种无线传感器网络按需充电体系的时空调度算法由四部分组成，包括基本路径算法、局部优化算法、节点删除算法和全局优化算法。基本路径算法在所有无线传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立传感器节点无线供电模型；步骤2：根据传感器节点无线供电模型，执行基本路径算法得到基本充电路径；步骤3：执行局部优化算法通过优化基本充电路径，进一步最大化充电剩余时间；步骤4：执行节点删除算法使得在保持传感器节点存活的前提下，通过的调整充电队列减少行驶时间，通过删除充电路径中的低效节点，减少濒临死亡的节点数；步骤5：执行全局优化算法对高效充电路径进行全局优化得到输出最优充电路径和死亡节点数。

【技术特征摘要】
1.一种无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立传感器节点无线供电模型；步骤2：根据传感器节点无线供电模型，执行基本路径算法得到基本充电路径；步骤3：执行局部优化算法通过优化基本充电路径，进一步最大化充电剩余时间；步骤4：执行节点删除算法使得在保持传感器节点存活的前提下，通过的调整充电队列减少行驶时间，通过删除充电路径中的低效节点，减少濒临死亡的节点数；步骤5：执行全局优化算法对高效充电路径进行全局优化得到输出最优充电路径和死亡节点数。2.根据权利要求1所述的无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法，其特征在于：步骤1中所述建立传感器节点无线供电模型为：设系统中传感器节点的总数为N，当节点剩余电量低于阈值时，可以向充电汽车发送请求；汽车响应请求并行驶到该节点充电；忽略汽车的充电时间，并设定汽车行驶速度恒定为v，汽车单位距离消耗的能量为常数VD；若在汽车充电之前，节点剩余电量降为0，则该节点死亡；作为一个多目标优化问题，首要目标是最小化死亡节点数，次要目标是最大化充电效率；因此定义SN(i)为传感器节点i的状态，每个传感器节点具有两个状态，存活为0，死亡为1，那么节点状态可以表述为：其中，i∈[0，N]，SN(i)为第i个传感器节点的，T指当前时间，TD指节点i的死亡期限，N是传感器节点的数量，i是整数；调度目标模型为：其中，ND表示死亡节点的总数；η：汽车的充电效率；Ee：表示传感器消耗的能量；VD：汽车单位距离消耗的能量为常数；Ntask：已完成的总充电任务数；|Qopt(j)|：表示任务j中经过优化后，剩余的总节点数；Dnk,nk+1(j)表示任务j中，nk节点与nk+1两节点之间的距离；约束条件为：TR(i)＝TD(i)-T其中，ti：汽车到达第i个节点的时间；TR(i)：节点i死亡的剩余时间；TD(i)：节点i的死亡时间；EC：节点的剩余能量；Vm：节点i单位时间消耗的能量当无线电动汽车接收到充电请求，首先记录到充电等待队列QW中；然后生成一个任务j，包含充电等待队列中前∈个节点请求；每个任务j，对应一个充电任务队列QM(j)，具体来说明充电等待队列与充电任务队列；可以选择，构建一条基本充电路径；可以看到，QW要足够大，但QM(j)较小；从QM(j)中找出一个最优充电路径Qopt(j)，那么死亡节点数可以表示为其中，|QM(j)|是第j个充电任务队列中的节点数，|Qopt(j)|是最优充电队列中的节点数；第一目标要使死亡节点最小化，就要使|Qopt(j)|最大化；第二目标就是要使电动汽车行驶距离最小化。3.根据权利要求1所述的无线可充电传感器网络中按需充电的时空调度算法，其特征在于：步骤2中所述执行基本路径算法为：首先，从充电队列QW中选择前∈个充电请求，加入到任务队列QM(j)中；每一个充电请求ri都对应一个时间优先等级PT(i)，由节点死亡时间TD(i)决定；死亡时间越短，时间优先等级越高；然后这些充电请求按照PT(i)进行排序，以建立一条充电路径环Π＝(π1,2,π2,3,...π∈-1,∈,π∈，1)；πi,j表示充电路径从节点i到节点j；然后判断充电路径Π是否满足时空约束；当一个节点i...

【专利技术属性】
技术研发人员：石俊，胡凡君，王少华，潘科，李留文，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司丽江供电局，
类型：发明
国别省市：云南,53