【技术实现步骤摘要】
一种无人机辅助的无线传感器网络充电方法与装置
本专利技术涉及一种无人机辅助的无线传感器网络充电方法与装置，属于无线传感器网络
技术介绍
无线传感器网络由大量具有感知能力、通讯能力和计算能力的微型传感器节点组成，被广泛应用于环境监控、入侵检测等领域。无线传感器网络通常由大量低成本传感器节点构成，节点通常由诸如电池的固定能量源供电，一旦部署就难以再充电。然而，由于工作周期长且覆盖面积广，往往存在节点能量匮乏、网络寿命短等问题。支持射频传输的无线功率传输可为低功耗电子设备提供永久且经济高效的能源供应，传感器配备可充电电池，并且在必要时能够从移动充电器无线接收能量。因此，能量限制的瓶颈得到了缓解，为持续时间长和规模大的应用系统解决了后顾之忧。近年来，相关技术的快速发展促进了无人机在各个行业的渗透应用。作为一种可移动飞行器，在某些区域无人机比地面设备更方便进入，因此可以利用无人机对这些区域的传感器节点进行无线充电。现有文献对无线传感器网络节点充电的研究可以分为三个方面，包括充电节点部署、确定性充电和非确定性充电。充电节点部署是指在无线传感器网络中部署一些固定的充电...
【技术保护点】
1.一种无人机辅助的无线传感器网络充电方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据无线传感器网络中传感器节点的分布情况，用K均值聚类算法将传感器节点分成若干区域，每个区域设置簇的质心为无人机悬停点，无人机可以在此悬停点为该区域内的传感器节点充电，一个区域内的传感器节点充满电后，无人机再飞往下一个悬停点为对应区域内的传感器节点充电；(2)以区域为单位，选出每个区域中剩余存活时间最短的传感器节点，将该节点的剩余存活时间作为该区域的剩余存活时间，以此确定无人机到达该区域的最晚截止时间；(3)优化无人机为每个区域的充电顺序，使得无人机在每个区域截止时间之前到达该区域的前提下，最短化无人机的飞行路径。
【技术特征摘要】
1.一种无人机辅助的无线传感器网络充电方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据无线传感器网络中传感器节点的分布情况，用K均值聚类算法将传感器节点分成若干区域，每个区域设置簇的质心为无人机悬停点，无人机可以在此悬停点为该区域内的传感器节点充电，一个区域内的传感器节点充满电后，无人机再飞往下一个悬停点为对应区域内的传感器节点充电；(2)以区域为单位，选出每个区域中剩余存活时间最短的传感器节点，将该节点的剩余存活时间作为该区域的剩余存活时间，以此确定无人机到达该区域的最晚截止时间；(3)优化无人机为每个区域的充电顺序，使得无人机在每个区域截止时间之前到达该区域的前提下，最短化无人机的飞行路径。2.根据权利要求1所述的无人机辅助的无线传感器网络充电方法，其特征在于，所述步骤(1)中用K均值聚类算法将传感器节点分成若干区域时，用最少数量的固定大小的圆覆盖所有的节点，圆的半径大小为其中D为无人机充电范围，H为无人机飞行高度。3.根据权利要求1所述的无人机辅助的无线传感器网络充电方法，其特征在于，无人机每次悬停时依次为充电范围内的节点充电，剩余电量少的节点优先充电，充电模型如下：其中，P是无人机充电的发射功率，pi是节点si的接收功率，di是无人机与节点si的距离，a和b是有关环境和硬件的常量。4.根据权利要求1所述的无人机辅助的无线传感器网络充电方法，其特征在于，所述步骤(1)中，用K均值聚类算法将节点分簇，每个簇对应一个充电区域，其中节点分簇的步骤包括：(11)随机选取K个节点作为质心；(12)遍历所有节点，将每个节点划分到最近的中心点中，形成K个簇；(13)重新计算每个簇的质心，作为新的中心点；(14)重复步骤(12)-(13)，直到这K个簇的质心不再...
【专利技术属性】
技术研发人员：燕锋，茅珅珅，陈佳慧，夏玮玮，沈连丰，胡静，宋铁成，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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