【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线可充电传感器网络领域，尤其涉及一种具有路径隐私保护的合作充电调度方法及系统。
技术介绍
1、无线传感网络发展已有数十年，网络寿命延长问题一直是无线传感网络中的热点问题。无线电力传输技术的诞生，使得传感器能够以非接触的方式获得稳定等且持续的能量补充，延长了无线传感网络的工作寿命，极大地降低了成本，受到了学术界和工业界的广泛关注，这种方式产生了一个新的领域：无线可充电传感网络。无人机、移动机器人等新技术的出现，扩展了无线可充电传感网络的应用前景，使得无线可充电传感网络不再局限于固定的可充电传感器和充电器。
2、目前，已经有大量专注于无线可充电传感网络的研究，例如最小化充电时延、最大化充电效用，优化充电器位置部署、最大化感知效用等。但是无线可充电传感网络的安全问题却极少受到关注。除无线传感网络本身存在的通信安全、网络安全等，无人机、移动机器人的可移动性为无线可充电网络带来了位置隐私和路径隐私保护的新需求。尤其是在军事领域，无人机的应用逐渐普及，移动可充电设备不仅仅需要充电，同时也在执行任务。若移动可充电设备的路径暴露，使得敌方获取重要信息，将会造成不可估量的损失。因此，无线可充电传感网络的安全问题是目前亟需解决的问题之一。
技术实现思路
1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术提供了一种具有路径隐私保护的合作充电调度方法及系统解决目前移动可充电设备在执行任务中需要充电时，容易暴露路径与位置信息，容易被侦查获取重要信息的
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术提供了一种具有路径隐私保护的合作充电调度方法，包括：
5、获取移动可充电设备和充电器集合，建立充电模型；
6、根据所述移动可充电设备的充电需求，建立充电效用模型；
7、根据所述移动可充电设备的隐私需求，建立隐私效用模型，所述隐私效用模型包括，通过在判断同一个充电器处充电的移动可充电设备数量之和是否满足该设备的隐私需求，从而获得隐私效用或惩罚成本，并通过隐私效用和惩罚成本获得隐私收益；
8、形式化所有移动可充电设备均被充电且每个设备只能被分配到唯一充电器约束下的总效用最大化问题；
9、将总效用最大化问题转化为成本最小化问题；
10、通过对偶转化，找到成本最小化问题的对偶问题；
11、调用匹配算法，确定设备和充电器之间的匹配。
12、作为本专利技术所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法的一种优选方案，其中：所述获取移动可充电设备和充电器集合，建立充电模型，包括：
13、设二维平面ω上，m＝{s1,s2,…,sm}表示充电器集合，n＝{o1,o2,…,on}表示移动可充电设备集合；
14、所有移动可充电设备的充电请求集合为b＝{b1,b2,…,bn}，每个移动可充电设备oi的充电请求为其中为移动可充电设备oi此次充电后做任务能够获得的效用，ri为移动可充电设备oi的需求充电量，ki为移动可充电设备oi的隐私需求，分别为移动可充电设备oi的起始位置和终点位置，充电器sj的位置定义为lj；
15、充电器的最大充电半径为d，需要充电的设备需要移动到距离充电器dij处进行充电，移动可充电设备oi在充电器sj处的充电功率为：
16、
17、其中gs和gr分别为无线电量传输中源天线和接收天线的增益，lp为偏振损失，λ为电磁波的波长，η为整流效率，β为短距离传输场景下的距离调整参数，p为充电器的输出功率；
18、gs，gr，lp，λ和η均为常数，设则有：
19、
20、移动可充电设备oi从充电器sj处最终得到的电量为
21、定义ξ为转换效率，即，ξ＝f(pij)；
22、将射频功率到电能的非线性转换表示为其中ρ(·)为非线性函数；使用二阶多项式模型计算设备获得的电量，表示为：
23、
24、作为本专利技术所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法的一种优选方案，其中：根据所述移动可充电设备的充电需求，建立充电效用模型，包括：
25、当设备oi分配到充电器sj处进行充电时，设备oi从起始位置移动到充电器sj处，待充满电后，设备oi从充电器sj处离开前往目的位置充电带来额外的路径开销，表示为：
26、
27、其中‖l1l2‖表示两个位置l1和l2之间的距离，设备oi从起始位置移动到充电器sj处的距离远大于充电距离dij，在移动过程中忽略距离dij带来的移动电量消耗；
28、设备移动过程中产生电量消耗表示为：
29、
30、其中，a为单位距离的电量消耗率；
31、额外移动产生的电量消耗计入充电量中，用于保证设备oi的电量需求ri能够满足，设备oi的实际充电量表示为：
32、
33、当设备oi到达充电器sj处即开始充电，充电时间表示为：
34、
35、设备oi的移动速度设为vi，其移动到充电器sj处的移动时间表示为：
36、
37、所有在充电器sj处充电的设备组成一个集合gj；充电器的总充电费用按照时间计算，当第一个设备oi到达充电器sj时即开启充电器，当最后一个设备充满电后，关闭充电器sj；
38、第一个到达充电器sj处的移动设备表示为：
39、
40、最后一个在sj处完成充电的设备表示为：
41、
42、集合gj中的所有设备的充电费用表示为：
43、
44、其中，bj为充电器sj的单位时间充电成本；表示充电器sj处的最大充电完成时间，表示充电器sj处设备的最小到达时间，设备oi在充电器sj处的移动和充电时间简化为
45、在充电器sj处充电的设备的充电总收益为：
46、
47、作为本专利技术所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法的一种优选方案，其中：通过在判断同一个充电器处充电的移动可充电设备数量之和是否满足该设备的隐私需求，从而获得隐私效用或惩罚成本，并通过隐私效用和惩罚成本获得隐私收益，具体包括：
48、每个设备oi有隐私需求ki，当在同一个充电器处充电的设备的数量之和满足设备oi的隐私需求，设备oi将会获得隐私效用，定义设备oi的隐私效用为：
49、
50、其中，γ为隐私权重系数；
51、设备oi的隐私需求ki被满足时能够获得全部的效用，但若同时与oi在同一个充电器充电的设备数量之和小于ki，将会受到惩罚，惩罚成本为：
52、
53、其中，表示设备oi在充电器sj处完成充电之前集合gi中设备的最大数量；
54、所有在sj处充电的设备隐私收益为：
55、
56、作本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，所述获取移动可充电设备和充电器集合，建立充电模型，包括：
3.如权利要求1或2所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，根据所述移动可充电设备的充电需求，建立充电效用模型，包括：
4.如权利要求1或3所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，通过在判断同一个充电器处充电的移动可充电设备数量之和是否满足该设备的隐私需求，从而获得隐私效用或惩罚成本，并通过隐私效用和惩罚成本获得隐私收益，具体包括，
5.如权利要求4所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，形式化所有移动可充电设备均被充电，且每个设备只能被分配到唯一充电器约束下的总效用最大化问题，表示为：
6.如权利要求5所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，通过对偶转化，找到成本最小化问题的对偶问题，包括：
7.如权利要求1、5或6所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征
8.一种应用如权利要求2所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法的系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述具有路径隐私保护的合作充电调度方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，所述获取移动可充电设备和充电器集合，建立充电模型，包括：
3.如权利要求1或2所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，根据所述移动可充电设备的充电需求，建立充电效用模型，包括：
4.如权利要求1或3所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，通过在判断同一个充电器处充电的移动可充电设备数量之和是否满足该设备的隐私需求，从而获得隐私效用或惩罚成本，并通过隐私效用和惩罚成本获得隐私收益，具体包括，
5.如权利要求4所述的具有路径隐私保护的合作充电调度方法，其特征在于，形式化所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王菁，徐佳，赵鹏程，王磊，刘林峰，肖甫，李德强，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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