[发明专利]WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法有效

专利信息
申请号: 201510114535.6 申请日: 2015-03-16
公开(公告)号: CN104734372B 公开(公告)日: 2017-02-22
发明(设计)人: 韩光洁;钱爱华;武张;鲍娜;沈家伟 申请(专利权)人: 河海大学常州校区
主分类号: H04L12/10 分类号: H04L12/10
代理公司: 常州市科谊专利代理事务所32225 代理人: 袁兴隆
地址: 213022 江苏省常*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: wrsns 联合 地理位置 路由 能量 自适应 充电 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于无线传感器网络充电技术,具体地本发明涉及一种利用无线充电技术为网络中的节点补充能量且能根据节点能耗不同动态调整充电器的充电量以达到网络能量均衡、延长网络寿命的方法。

背景技术

WRSNs是无线可充电传感器网络的简称,包含一个或多个可移动的充电器,可以通过无线充电的方式给网络中的节点传输能量,以实现对节点能量的补充,解决了传统传感器网络中电量有限、电池更换困难的问题,大大延长了网络的生命周期。目前,WRSNs中充电算法的相关研究文献如下:

1、Constantinos Marios Angelopoulos等人在2014年的《Computer Networks》上发表文章“Wireless energy transfer in sensor networks with adaptive,limited knowledge protocols”,文中提出三种充电协议,分别是GKP(Global Knowledge Protocol),LRP(Limited Reporting Protocol),RTP(Reactive Trajectory Protocol)。其中GKP是一种集中式的充电协议,其需要知道网络的全局信息,通信代价较大,不适用于大规模网络。LRP则只需要知道部分节点的剩余能量信息作为对网络全局信息的采样,因此大大减少了网络的通信代价。RTP协议通过建树的方式选出网络中承担了较大通信量、能耗较大的节点并优先给它们充电。节点只需要和周围的邻居节点进行通信,即信息只在小范围内广播,减小了通信量。

2、Tifenn Rault等人在2013年的《IEEE Global Communications Conference》上发表文章“Multi-hop wireless charging optimization in Low-Power Networks”。算法设计的目标是确定最少的充电器个数及其位置,同时考虑了节点的能量需求、转化时的能量损失及充电器容量。假设充电器的位置限制为节点的位置。算法分为两步:对充电器的任一可能位置,以该位置为根建立一个能覆盖所有节点的最短路径树(Dikjstra’s algorithm)。能量损失方面,认为和节点之间的边长为乘法关系而不是加法关系。提出一种混合整数线性规划模型MILP,利用第一步建立的树,来确定所需的最少充电器个数。这样如果一个充电器位于树根位置,它能满足该树上所有节点的能量需求。不足之处在于该算法中充电器在部署完成之后,被限制在某些位置,同时只考虑了一个充电周期内对节点的能量补充,而忽略了网络永续性问题。

3、Liguang Xie等人在2012年的《IEEE/ACM Transactions on Networking》上发表文章“Making Sensor Networks Immortal:An Energy-Renewal Approach with Wireless Power Transfer”,利用一种移动能量补充工具在网络中定期移动,为节点进行无线能量补充。作者首次提出了能量补充周期的概念,着力解决一个最优化问题,其目标是最大化充电器的休息时间和整个能量补充周期的比例。这样就提高了充电器的充电效率。在充电器最佳移动路径方面,作者证明了只有当充电器沿着最短哈密顿循环经过所有节点和基站时,才能使得充电器休息时间和整个能量补充周期的比值达到最大值,也就是求得最优解。但是这种算法的计算复杂度较高,在大规模网络中应用时,计算代价太大。

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