[发明专利]无线可充电传感网络能量分配方法

说明书

本发明为无线可充电传感网络提供一种能量分配方法。本方法依据携带能量的SenCar节点自身能量和网络节点的剩余能量，周期性根据节点需求为其分配能量。能量分配过程分为充电目标节点选择和构建最短充电回路两个阶段。将网络节点的剩余能量依次由低到高顺序排序，并将其划分为多个区间，SenCar节点每轮只对其中1个区间节点进行能量补充；在每轮中，构造最短汉密尔顿回路，减少SenCar移动距离，降低能耗。构造汉密尔顿回路过程中，使区间节点剩余能量标准差最小指标，目的是使区间节点能量补充均衡，但应满足节点补充能量应不低于其能量消耗，区间节点补充能量之和不高于SenCar节点携带的能量，以及充电周期等条件。

技术领域

本发明涉及的是无线可充电传感网络中携带能量的可移动SenCar节点的能量分配，属于无线传感网络领域。

背景技术

基于磁耦合的无线可充电传感网络中，依托磁耦合技术，携带能量的可移动SenCar节点为网络节点补充能量，为解决无线传感网络中的能量问题提供新的途径。因SenCar节点携带能量有限，如何为网络节点分配有限能量，直接关系到网络节点工作时效性以及网络稳定性。因此，结合无线可充电传感网络特点，构建无线可充电传感网络能量分配方法，合理分配SenCar节点携带能量，对于优化网络效用，延长网络生命周期具有重要的现实意义。

目前，基于磁耦合的无线可充电传感网络中，对SenCar节点的能量分配研究主要从SenCar节点携带能量有限和无限两个方面进行。基于SenCar节点能量有限的能量分配方案主要基于贪心算法，当节点能量低于设定的阈值，基站统计节点个数，通过最短旅行商(TSP)回路算法，确定充电顺序。SenCar节点到达指定位置，为网络节点充满电，然后移动到下一个节点进行能量补充。基于SenCar节点能量无限的分配方案是将网络中的所有节点构造汉密尔顿最短回路，减少SenCar节点的移动能量消耗，同时周期遍历网络中的所有节点，为每个节点充满电。上述基于无线可充电传感网络的SenCar节点能量分配研究，主要是从构造网络中的节点最短回路，减少SenCar节点的移动消耗，从而将更多的能量用于为网络节点补充能量角度。实际上，受SenCar节点本身能量、传能效率、充电时间以及网络规模等因素限制，很难保障网络中所有节点都充满电。

发明内容

针对现有基于磁耦合的无线可充电传感网络中能量分配中存在无法均衡网络节点能量以及寻找最短旅行商(TSP)回路困难等缺点，本发明从网络能量需要平衡及SenCar节点能量有限角度，考虑到SenCar节点移动速度、网络中节点能耗率、SenCar节点最大能量、无线能量传输效率等因素影响，发明一种无线可充电传感网络能量分配方法。

无线可充电传感网络如图1，包括一个基站、一个SenCar节点、以及若干节点。节点主要负责发送或者转发数据，基站主要负责收集网络中所有节点的数据以及为SenCar节点补充能量，SenCar节点主要负责为网络节点补充能量。

假设无线可充电传感网络有n(n＞1)个相同构造的节点，且位置已知，这些节点的集合用表示，网络中第i个节点用N_i(i＝1，2，…，n)来表示，即

假设无线可充电传感网络中的基站能量充足，能通过一定充电方式对SenCar节点进行能量补充。基站设定在网络中心位置，可以减少SenCar节点的移动距离，使得SenCar节点将更多的能量用于为节点进行能量补充。