一种移动可充电设备的合作充电调度方法技术

本发明专利技术公开一种移动可充电设备的合作充电调度方法，包括以下步骤：(1)获得充电器集合和可充电设备集合；(2)获得可充电设备的充电功率；(3)获得可充电设备的移动距离和充电联盟的充电成本和移动成本；(4)获得统一的形式化移动可充电设备合作充电问题；(5)获得可充电设备在充电联盟内的成本分摊机制；(6)小规模的可充电设备合作充电调度问题，执行步骤(7)，否则，执行步骤(8)；(7)采用合作充电调度算法获得可充电设备与充电器间分配方案；(8)采用合作充电调度博弈算法获得可充电设备与充电器间分配方案。本发明专利技术解决移动无线网络中合作充电调度问题，与非合作模式相比，可充电设备的总综合充电成本降低73.5％。设备的总综合充电成本降低73.5％。设备的总综合充电成本降低73.5％。

【技术实现步骤摘要】
一种移动可充电设备的合作充电调度方法


[0001]本专利技术涉及无线可充电传感器网络领域，尤其涉及一种移动可充电设备的合作充电调度方法。

技术介绍

[0002]无线可充电传感器网络，该网络的传感器节点是通过没有导线连接进行充电而构成的无线传感器网络。每个传感器都有接收装置，可以接受无线充电器传递电量。电磁波受周围影响较小，所以避免了潜在的安全隐患，例如电线因为老化而漏电，网络更加健壮和安全。另外，对于植入嵌入式微型传感器的人们，可以通过无线方式进行充电，给患者带来巨大的方便。目前，因为充电器的数量通常是有限的，在大型区域下，例如世界展览，将所有传感器节点都覆盖充电器是不可行的。在此情况下，移动可充电无线传感器网络可以大大降低充电器部署成本。
[0003]在移动无线可充电传感器网络中，可充电传感器节点可以按需移动到合适的充电器进行充电，因此仅需要少量充电器就可以完成充电任务。
[0004]目前，移动可充电设备的合作充电问题受到越来越多的关注。例如，研究如何调度多个可充电设备实现能量利用最大化，并且提出了一个在一维无线传感器网络中较优的调度算法；如何在完成充电任务的同时实现利润最大化，并提出一种博弈合作充电方案；如何调度可充电设备实现增强合作性能，并提出一种分层充电结构。但是目前并没有合适的充电服务经济模型，而这种经济模型是无线充电商业化不可缺少的。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术旨在解决现有技术的上述不足，提供一种移动可充电设备的合作充电调度方法，解决可充电设备充电服务成本高的问题。
[0006]技术方案：本专利技术所述的移动可充电设备的合作充电调度方法，包括以下步骤：
[0007](1)获得固定位置的充电器的集合M＝{s1,s2,...,s
m
}和移动可充电设备的集合N＝{o1,o2,...,o
n
}，
[0008]其中，充电器s
j
∈M，以单位电价a
j
提供有偿的能量供应服务；m个充电器对应多个不同的提供充电服务的公司；可充电设备o
i
∈N需要E
i
的能量；充电器用固定装置以充电距离d
j
固定可充电设备；可充电设备的剩余能量足以在其提交充电请求时移动至相应的充电器充电；
[0009](2)获得可充电设备的充电功率；
[0010](3)根据充电器和可充电设备的位置获得可充电设备的移动距离，获得充电联盟的充电成本和移动成本；
[0011](4)获得统一的形式化移动可充电设备合作充电问题；
[0012](5)获得可充电设备在充电联盟内的成本分摊机制；
[0013](6)对于小规模的可充电设备合作充电调度问题，执行步骤(7)，否则，执行步骤
(8)；
[0014](7)采用合作充电调度算法获得可充电设备与充电器之间的分配方案；
[0015](8)采用合作充电调度博弈算法获得可充电设备与充电器之间的分配方案。
[0016]步骤(2)中，可充电设备o
i
从充电器s
j
获取的充电功率为
[0017][0018]其中和是由充电器s
j
和可充电设备o
i
的磁场环境和硬件参数决定的两个常数，D
j
是可从充电器s
j
获得正功率的最大充电距离，d
j
≤D
j
时，可充电设备始终获取正功率；
[0019]步骤(3)包括以下步骤：
[0020](31)获得可充电设备o
i
的移动距离
[0021]r(s
j
,o
i
)＝2|||s
j
o
i
||
‑
d
j
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0022]其中，||s
j
o
i
||为可充电设备和充电器的距离；
[0023](32)获得由充电器s
j
提供充电服务的充电联盟co
j
的充电成本cc(co
j
)
[0024][0025]其中，代表充电联盟co
j
中所有充电设备的最大充电时间；
[0026](33)获得充电联盟co
j
的移动成本mc(co
j
)：
[0027][0028]其中，设b
i
是可充电设备o
i
的单位移动成本；
[0029](34)获得充电联盟co
j
的综合成本c(co
j
)：
[0030][0031]步骤(4)中合作充电问题中所有可充电设备被分配且只能被分配到一个充电联盟内，包括以下步骤：
[0032](41)建立约束确保所有可充电设备被完全分配；
[0033](42)建立约束保证所有可充电设备只能被分配一次；
[0034](43)最小化所有充电联盟的总综合成本为优化目标，获得统一的形式化移动可充电设备合作充电问题：
[0035][0036][0037][0038]步骤(5)中包括以下步骤：
[0039](51)根据充电联盟co
j
中每个可充电设备o
i
∈co
j
自己所需的充电量与该充电联盟内所有设备总充电量的占比分摊充电成本，获得可充电设备o
i
∈co
j
的充电成本：
[0040][0041](52)根据充电联盟co
j
中可充电设备o
i
与充电器s
j
的距离，获得可充电设备o
i
的移动距离r(s
j
,o
i
)；
[0042](53)根据可充电设备的单位移动成本b
i
计算可充电设备与充电器s
j
之间的移动成本2b
i
r(s
j
,o
i
)；
[0043](54)获得可充电设备o
i
的综合成本：
[0044]c
i
(co
j
)＝cc
i
(co
j
)+2b
i
r(s
j
,o
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0045]步骤(7)包括以下步骤：
[0046](71)每一个充电器s
j
∈M初始化一个空的充电联盟令充电联盟结构CO＝(co1,co2,...,co
m
)为所有联盟的集合，初始化未分配的可充电设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动可充电设备的合作充电调度方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)获得固定位置的充电器的集合M＝{s1,s2,...,s
m
}和移动可充电设备的集合N＝{o1,o2,...,o
n
}，其中，充电器s
j
∈M，以单位电价a
j
提供有偿的能量供应服务；m个充电器对应多个不同的提供充电服务的公司；可充电设备o
i
∈N需要E
i
的能量；充电器用固定装置以充电距离d
j
固定可充电设备；可充电设备的剩余能量足以在其提交充电请求时移动至相应的充电器充电；(2)获得可充电设备的充电功率；(3)根据充电器和可充电设备的位置获得可充电设备的移动距离，获得充电联盟的充电成本和移动成本；(4)获得统一的形式化移动可充电设备合作充电问题；(5)获得可充电设备在充电联盟内的成本分摊机制；(6)对于小规模的可充电设备合作充电调度问题，执行步骤(7)，否则，执行步骤(8)；(7)采用合作充电调度算法获得可充电设备与充电器之间的分配方案；(8)采用合作充电调度博弈算法获得可充电设备与充电器之间的分配方案。2.根据权利要求1所述的移动可充电设备的合作充电调度方法，其特征在于：步骤(2)中，可充电设备o
i
从充电器s
j
获取的充电功率为其中和是由充电器s
j
和可充电设备o
i
的磁场环境和硬件参数决定的两个常数，D
j
是可从充电器s
j
获得正功率的最大充电距离，d
j
≤D
j
时，可充电设备始终获取正功率。3.根据权利要求2所述的移动可充电设备的合作充电调度方法，其特征在于：步骤(3)包括以下步骤：(31)获得可充电设备o
i
的移动距离r(s
j
,o
i
)＝2|||s
j
o
i
||
‑
d
j
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，||s
j
o
i
||为可充电设备和充电器的距离；(32)获得由充电器s
j
提供充电服务的充电联盟co
j
的充电成本cc(co
j
)其中，代表充电联盟co
j
中所有充电设备的最大充电时间；(33)获得充电联盟co
j
的移动成本mc(co
j
)：其中，设b
i
是可充电设备o
i
的单位移动成本；(34)获得充电联盟co
j
的综合成本c(co
j
)：
。4.根据权利要求3所述的移动可充电设备的合作充电调度方法，其特征在于：步骤(4)中合作充电问题中所有可充电设备被分配且只能被分配到一个充电联盟内，包括以下步骤：分配一次；(43)最小化所有充电联盟的总综合成本为优化目标，获得统一的形式化移动可充电设备合作充电问题：备合作充电问题：备合作充电问题：。5.根据权利要求4所述的移动可充电设备的合作充电调度方法，其特征在于：步骤(5)中包括以下步骤：(51)根据充电联盟co
j
中每个可充电设备o
i
∈co
j
自己所需的充电量与该充电联盟内所有设备总充电量的占比分摊充电成本，获得可充电设备o
i
∈co
j
的充电成本：(52)根据充电联盟co
j
中可充电设备o
i
与充电器s
j
的距离，获得可充电设备o
i

【专利技术属性】
技术研发人员：徐佳，胡苏怡，骆健，徐力杰，周远航，高兴，李宾，胡洋，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：