[发明专利]一种全向充电的检测及随机布置下全向充电的概率估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线充电器全向充电布置领域，更具体的说，是一种涉及全向充电的检测技术及随机布置下全向充电的概率估计方法。

背景技术

如今，由于无线电力传输(WPT)无需布线，具有非接触式的便利性，并能提供稳定的电力，越来越受到学术界与工业界关注。许多以科学研究为目的的WPT系统——例如工业无线识别和传感平台(WISP)，已经被设计和投入使用。致力于推动标准化WPT的无线电力联盟，其会员公司在2016年达到了288家，包括了微软、华为、三星等。对WPT来说有一个重要的问题，如果在有向充电器的扇形充电范围中，充电器朝向与配备有向天线的充电设备朝向之间的夹角比给定的阈值大，那么设备无法接收电力。考虑设备的潜在移动性，一个设备可能在某个特定方向、特定位置接收到足够大的电量，但当设备移动到另一个位置或者稍微旋转之后可能无法保持这种情况。

近年来已经出现了关于无线充电网络的一些文献研究，这些文献都假设了一个全向电力接收模型，不管设备面对什么方向，都可以接收持续的电力，其重点在于优化设备的充电效率，而没有考虑设备配备有向天线的情况。针对设备接收电力范围有向，需提出一种全向充电模型以对于任意朝向的设备进行有效充电。无线传感器网络的全视图覆盖则是与该问题相关度最大的。它是指给定对象在朝向任何方向的情况下，总会存在一个传感器能够覆盖这个对象，且传感器监测方向和对象面对的方向之间角度不大于给定阈值。而传感器网络的全视图覆盖检测本质是线性和几何问题，不能用来解决本发明中提出的非线性问题。因而现有工作都不能解决本发明中提出的目标。

因此，提供一种全向充电的检测技术及随机布置下全向充电的概率估计方法，给出全向充电模型，并对指定区域全向充电检测及概率估计，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是：检测目标区域是否达到了全向充电及给出目标区域能够达到全向充电的概率上界。

本发明的技术方案是：一种全向充电的检测及随机布置下全向充电的概率估计方法，其特征是，全向充电的检测方法包括以下步骤，

(1)根据实际充电实验结果，设计有向充电模型；

(2)将连续的区域离散化以简化问题；将非线性的充电功率近似为分段常数，从而把连续的区域划分为子区域，每个子区域内部产生的充电功率相等；

(3)提出一种最小覆盖集提取技术，在包含无限个点的区域内找出有限个有可能不满足充电阈值的点，并提取每个候选区域的最小覆盖集，使用提取结果完成检测；具体而言，选取子区域边界上的有限个点形成有限个待检测策略，调整策略部署方式求取最小覆盖集，检查来自每个子区域中每个最小覆盖集的总充电功率，进而判定区域是否达到全向充电；

随机布置下全向充电的概率估计方法，包括以下步骤：

(1)对区域使用三角格点进行离散处理，对区域中任意点可全向充电的概率上界进行分析；将给定区域划分成密集的三角格点，给出格点推导至整个区域可全向充电的概率上界公式。

给定N个具有半径为D、角度为A_o的扇形充电区域的充电器在面积为S_Ω的区域Ω中随机均匀分布，假定充电设备具有半径为D、角度为2φ_s的扇形接收区域，则Ω达到全向充电的概率上界为P_f(N,D',φ'_s,P'_th)^G。其中，

d'₀＝Pr^-1(P'_th),

其中，充电模型为：

α,β为充电器硬件参数，||o_is_j||为充电器o_i与充电设备s_j之间的距离。

(2)对已有条件进行推导，得出整个区域可全向充电的概率上界公式；