[发明专利]WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法

权利要求书

1.一种WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)根据监测区域大小和应用需求，确定合适的节点通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch和移动路径规划算法；

(2)根据充电器在不同的移动路径下的能量补充特点设计相应的路由协议，使得能获得更多能量的节点承担更多的接收和转发数据包的任务，以达到均衡局部能量的目的；

(3)根据无线传感器网络中节点能量信息的反馈以及充电器的充电模型，通过控制充电器的移动方式来平衡网络能量，达到全网能量均衡的目的。

2.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述步骤(1)中节点的通信半径R_co和充电器的充电范围R_ch的具体设定方法为：

假设监测区域大小为L×L，取合适的节点的通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch，使得L＝nR_ch＝nR_co，n为正整数。

3.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述充电器充电范围的确定方法如下：

充电器采用电磁感应充电技术对节点进行无线能量补充，即充电时节点的接收功率P_r和充电器的充电功率P₀的关系为其中λ是电磁波信号的波长，d是发送方和接收方之间的距离，发送方为充电器，接收方为节点，由于节点的接收功率随着距离的增大急剧下降，当超过一定阈值时接收功率可忽略不计，该阈值为R_ch，即充电器的充电范围。

4.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述充电器的移动路径规划算法采用Scan和Double Scan两种算法。

5.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，

所述步骤(2)中路由协议的设计方法为：

在Scan路径下，靠近充电器移动路径的节点补充能量较多，而远离移动路径的节点补充的能量很少；

在Scan路径下，节点首先判断出相邻移动路径中距离sink节点较近的一条路径，然后将选择邻居节点中距离该路径最近的节点作为下一跳节点，节点选定下一跳节点后，给下一跳节点发送一个确认信息；

在Double Scan路径下，靠近水平移动路径和垂直移动路径交叉点的节点补充能量较多，其它节点补充能量较少；

在Double Scan路径下，充电器水平移动轨迹和垂直移动轨迹相交形成多个交叉点；节点在选择下一跳时，会首先判断出周围4个交叉点中距离sink节点最近的交叉点，记为p_min，然后在邻居节点中选择距离p_min最近的节点作为下一跳节点，并给该节点发送一个确认信息，每个节点都维持一个链表，记录自己的上一跳或下一跳节点；经过一轮广播之后，每个节点都能找到一条自己到sink节点的路由路径。

6.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述步骤(3)中节点能量信息的反馈方法为：节点定期将自己的能量信息发送给sink节点，节点发送该信息的时间间隔为T，即全网的能量更新频率为1/T，sink节点可与充电器进行通信，充电器也能实时掌握全网节点的信息。

7.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述步骤(3)中充电器的移动方式包括其移动速度、进入网络的时间，以及Scan路径下的垂直扫描精度d_v、Double Scan路径下的水平扫描精度d_h和垂直扫描精度d_v的确定；

设置d_v＝d_h＝R_ch，根据节点的剩余能量信息以及充电器的充电速度和充电能量的关系，确定充电器在不同区域移动时的速度，给承担较多通信任务的节点多补充更多能量，以实现全网能量均衡；

同时，为了提高充电器的充电效率，设置一个节点平均低能量阈值λE(0＜λ＜1)，当节点平均能量低于λE时，充电器进入网络充电，在一个充电周期结束后，节点的平均能量低于阈值λE时，充电器第二次进入网络，这样保证节点在接收到能量的同时，充电器有足够的时间休息和补充能量，提高充电效率。