一种远场无线充电调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种远场无线充电调度方法及系统，涉及远场无线充电技术领域。方法包括：获取在目标远场无线充电区域内，各无线充电器在当前时刻的充电相对距离、辐射相对距离和发射功率；根据发射功率计算在当前时刻的辐射安全距离，并根据在当前时刻的辐射相对距离和辐射安全距离划分第一目标充电器和第二目标充电器；根据第一目标充电器调整后的发射功率和第二目标充电器对应的发射功率得到当前时刻的全局充电效用；以及计算采样点在当前时刻的辐射；以全局充电效用最大为目标函数，以采样点的当前辐射小于或等于预设辐射阈值为约束条件进行线性规划运算，得到当前时刻无线充电器对应的最优调节系数。本发明专利技术能够提高远场无线充电的充电效率。线充电的充电效率。线充电的充电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种远场无线充电调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及远场无线充电
，特别是涉及一种远场无线充电调度方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代通信技术的迅速发展，物联网(InternetofThings，IoT)技术逐渐走入了人们的生活，对人们的影响也越来越大。物联网终端设备获取电能的传统方式有三种：更换电池、有线充电和近场无线充电。当大批量布设了物联网无线节点后，大规模地进行电池更换会造成大量的人力、物力、时间成本，甚至造成安全隐患(如在不易到达的区域或危险区域)。而在进行有线充电时，物联网终端设备要连接充电线，并停留在固定位置，因此，终端设备充电时无法移动，最后一截充电线阻碍了IoT设备获得其最终的“无线性”。近年来市场上出现了可以无线充电的手机，还推出了可以相互充电的手机，都是通过电磁耦合技术实现“近场无线充电”，但其实际充电时与有线充电雷同，终端设备不能离开充电板，亦不能移动。
[0003]为了解决上述问题，当前通过使用远场无线充电技术，使充电器可向周围较远位置处的物联网终端设备发送无线电波，将能量通过电磁波的形式传递给终端设备，使其获得电能。这种充电方式能够便捷地为广泛存在的物联网终端设备提供能量，保持无线终端设备的移动性和无线性。由于其无需布线、可靠性高、易于维护等优点，越来越受到工业界和学术界的关注。但是目前该领域的研究更多是集中于如何提升充电效率和充电距离、降低充电损耗，而忽略了电磁辐射对人体的影响。远场无线充电通常会引起高电磁辐射，虽然电磁辐射并非电离辐射，但是仍然会引起热效应，对人体产生一定的辐射伤害，且现有研究在计算辐射时，常采用经验模型，该模型受环境和设备影响较大，会产生较大的计算误差，无法真正保障辐射安全。
[0004]当前为了能够保障辐射安全，所采用的方案都是以牺牲发射功率为代价，通过大幅度降低发射功率来保证辐射安全，进而导致充电效率较低。并且在进行远场无线安全充电时，现有技术中所使用的算法采用区域近似的思想，通过多层同心圆的相交将充电区域划分为若干个子区域，并假设每个子区域内所有点的辐射近似相等，从而减少了约束。由于算法是通过多层同心圆的相交进行平面划分的，为了保证计算误差足够小，必须增加同心圆的层数，从而使各个圆相交的情况也变得更加复杂，导致算法的时间复杂度急剧提高，导致算法的时间复杂度急剧提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种远场无线充电调度方法及系统，能够提高远场无线充电中的充电效率并保障辐射安全。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种远场无线充电调度方法，包括：
[0008]获取在目标远场无线充电区域内，各无线充电器在当前时刻的充电相对距离、发射功率和辐射相对距离；其中，所述目标远场无线充电区域包括若干个子区域，且每个所述子区域内包括一台无线充电器；所述充电相对距离为无线充电器与充电设备之间的相对距离；所述辐射相对距离为无线充电器与人之间的相对距离；
[0009]根据当前时刻的发射功率和辐射计算模型确定当前时刻的辐射安全距离，并将当前时刻的辐射相对距离小于当前时刻的辐射安全距离的无线充电器作为第一目标充电器，以及将当前时刻的辐射相对距离大于或等于当前时刻的辐射安全距离的无线充电器作为第二目标充电器；
[0010]对所述第一目标充电器在当前时刻的发射功率进行调整，使所述第一目标充电器在当前时刻的充电相对距离大于或等于当前时刻的辐射安全距离，得到所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率；
[0011]根据所述充电相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率和所述辐射计算模型进行充电效用计算，得到当前时刻的全局充电效用；
[0012]根据所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率以及所述辐射计算模型确定采样点在当前时刻的总辐射；所述采样点为位于充电禁区之外的任一位置；所述充电禁区为以所述无线充电器为圆心，且以所述辐射安全距离为半径的圆形区域；
[0013]以所述全局充电效用最大为目标函数，以采样点在当前时刻的总辐射小于或等于预设辐射阈值为约束条件进行线性规划运算，得到无线充电器对应的最优调节系数；
[0014]根据所述最优调节系数，对所述无线充电器在当前时刻的发射功率进行调节，得到所述无线充电器在当前时刻调整后的发射功率。
[0015]可选地，所述根据所述充电相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率和所述辐射计算模型进行充电效用计算，得到当前时刻的全局充电效用，具体包括：
[0016]根据所述充电相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率和所述辐射计算模型确定所述充电设备处在当前时刻的总辐射；
[0017]根据所述充电设备处在当前时刻的总辐射进行充电效用计算，得到当前时刻的全局充电效用。
[0018]可选地，在所述根据所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率以及所述辐射计算模型确定采样点在当前时刻的总辐射之前，还包括：
[0019]确定所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离；
[0020]所述确定所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离，具体包括：
[0021]确定采样点；
[0022]根据位于同一坐标系下的各所述采样点的坐标和所述无线充电器的坐标进行距离计算，得到所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离。
[0023]可选地，所述根据所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率以及所述辐射计算模型确定采样点在当前时刻的总辐射，具体包括：
[0024]将所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离以及所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率，输入所述辐射计算模型，得到第一辐射；
[0025]将所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离和所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率，输入所述辐射计算模型，得到第二辐射；
[0026]根据所述第一辐射和所述第二辐射确定采样点在当前时刻的总辐射。
[0027]可选地，所述目标函数为：
[0028][0029]其中，C1表示未考虑充电设备的能量转换效率时，充电区域内任意采样点接受到的功率与采样点辐射的比值，C2表示充电设备的能量转换效率，I表示充电设备数量，J表示无线充电器数量，i表示充电设备的序号，j表示无线充电器的序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远场无线充电调度方法，其特征在于，包括：获取在目标远场无线充电区域内，各无线充电器在当前时刻的充电相对距离、发射功率和辐射相对距离；其中，所述目标远场无线充电区域包括若干个子区域，且每个所述子区域内包括一台无线充电器；所述充电相对距离为无线充电器与充电设备之间的相对距离；所述辐射相对距离为无线充电器与人之间的相对距离；根据当前时刻的发射功率和辐射计算模型确定当前时刻的辐射安全距离，并将当前时刻的辐射相对距离小于当前时刻的辐射安全距离的无线充电器作为第一目标充电器，以及将当前时刻的辐射相对距离大于或等于当前时刻的辐射安全距离的无线充电器作为第二目标充电器；对所述第一目标充电器在当前时刻的发射功率进行调整，使所述第一目标充电器在当前时刻的充电相对距离大于或等于当前时刻的辐射安全距离，得到所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率；根据所述充电相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率和所述辐射计算模型进行充电效用计算，得到当前时刻的全局充电效用；根据所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率以及所述辐射计算模型确定采样点在当前时刻的总辐射；所述采样点为位于充电禁区之外的任一位置；所述充电禁区为以所述无线充电器为圆心，且以所述辐射安全距离为半径的圆形区域；以所述全局充电效用最大为目标函数，以采样点在当前时刻的总辐射小于或等于预设辐射阈值为约束条件进行线性规划运算，得到无线充电器对应的最优调节系数；根据所述最优调节系数，对所述无线充电器在当前时刻的发射功率进行调节，得到所述无线充电器在当前时刻调整后的发射功率。2.根据权利要求1所述的远场无线充电调度方法，其特征在于，所述根据所述充电相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率和所述辐射计算模型进行充电效用计算，得到当前时刻的全局充电效用，具体包括：根据所述充电相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率和所述辐射计算模型确定所述充电设备处在当前时刻的总辐射；根据所述充电设备处在当前时刻的总辐射进行充电效用计算，得到当前时刻的全局充电效用。3.根据权利要求1所述的远场无线充电调度方法，其特征在于，在所述根据所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率以及所述辐射计算模型确定采样点在当前时刻的总辐射之前，还包括：确定所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离；所述确定所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离，
具体包括：确定采样点；根据位于同一坐标系下的各所述采样点的坐标和所述无线充电器的坐标进行距离计算，得到所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离。4.根据权利要求1所述的远场无线充电调度方法，其特征在于，所述根据所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离、所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率、所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率以及所述辐射计算模型确定采样点在当前时刻的总辐射，具体包括：将所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离以及所述第一目标充电器在当前时刻调整后的发射功率，输入所述辐射计算模型，得到第一辐射；将所述目标远场无线充电区域内的采样点到所述无线充电器之间的相对距离和所述第二目标充电器在当前时刻的发射功率，输入所述辐射计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘夕龙，马福勇，宋伟，刘思赉，
申请(专利权)人：刘夕龙，
类型：发明
国别省市：