[发明专利]一种无线供能传感网能量源位置和发送功率优化方法

权利要求书

1.一种无线供能传感网能量源位置和发送功率优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1.1)根据无线传感网中N个给定位置的能够捕获射频能量的传感器节点坐标，确定区域唯一的最小覆盖圆；其中，N是传感器节点总个数，N个节点的最小覆盖圆是指覆盖了所有N个节点且具有最小半径的圆；

(1.2)用粒子群算法中的一个粒子的位置向量代表一个具体的能量源部署和发送功率配置方案，初始化M个粒子的初始位置向量：对于i＝1,2,…,M,第i个粒子的位置向量为其中K为能量源的个数，第j个能量源的横坐标和纵坐标和为最小覆盖圆中随机挑出的一个点的横坐标和纵坐标，第j个能量源的发送功率为发送电路所支持的发送功率范围内随机选取的一个发送功率；M的取值方式与传统粒子群算法中粒子个数取值方式一样；

(1.3)初始化第i个粒子的初始速度矢量v_i＝0，以及初始化第i个粒子的最优位置向量p_i为它的初始位置向量，即p_i←x_i；

(1.4)对于i＝1,2,…,M，计算出位置向量p_i所对应的K个能量源发送功率总和f(p_i)，然后找出能量源发送功率总和最小的p_i并且将全局最优位置p_g设置为p_i，即p_g←p_i；

(1.5)令t←1；

(1.6)若t≥Iteration_times，则跳到步骤(1.9)，否则根据公式(1)更新第i个粒子的当前速度矢量v_i和位置向量x_i；

其中，Iteration_times为迭代次数，它的取值取决于所能够接受的运行时长，取值越大值循环次数越多但能找到更好的位置向量，r_p和r_g是两个(0,1)之间的随机数，w、和是常数值，用来控制速度矢量v_i的更新步伐，其取值方式与传统粒子群算法中的取值方式一样；

(1.7)对于i＝1,2,…,M，如果位置向量x_i所对应的K个能量源发送功率总和f(x_i)小于位置向量p_i所对应的K个能量源发送功率总和f(p_i)，则令p_i←x_i；如果位置向量x_i所对应的K个能量源发送功率总和f(x_i)小于位置向量p_g所对应的K个能量源发送功率总和f(p_g)，则令p_g←x_i；

(1.8)令t←t+1，返回步骤(1.6)；

(1.9)结束操作，以位置向量所对应的能量源部署和发送功率配置为最终方案，即第j个能量源的部署坐标位置确定为其发送功率确定为

所述步骤(1.4)和步骤(1.7)中，为位置向量计算出它所对应的各个能量源发送功率总和f(p_i)，包括以下步骤：

Step1对于j＝1,2,…,K,第j个能量源的横坐标设置纵坐标设置为发送功率设置为

Step2为每个传感器节点n_u，u＝1,2,…,N,根据公式(2)计算节点n_u从K个射频能量发送源捕获的总的功率

其中η是整流效率，G_s是源天线增益，G_r是接收天线增益，L_p是极化损耗，λ是波长，d_u,j是节点n_u与第j个射频能量发送源之间的距离；

Step3若每个节点的能量捕获功率均大于等于其能量需求，即u＝1,2,…,N，则根据公式(3)计算各个能量源发送功率总和f(p_i)为

否则令f(p_i)为Kp_max,其中p_max为能量源发送电路所支持的最大发送功率。