[发明专利]WSN充电服务站点设定方法及充电设备行驶路径规划方法

说明书

本发明公开了一种WSN充电服务站点设定方法及充电设备行驶路径规划方法，通过若干个大小相等的图形将WSN划分成若干个区域，将每个传感器节点分别对应到所属的区域中，并在每个区域中根据传感器节点的位置选取锚节点，利用锚节点作为充电服务站点的设定基准，可以简单、合理地确定充电服务站点的最优位置；而通过人工免疫模型，筛选出移动无线充电设备完成能量补充任务所需总耗能最小的行驶路径，有效地节约了能量资源；另一方面，由于人工免疫模型的多样性和快速的收敛速度，有利于提高行驶路径的优化准确性以及获取效率。

技术领域

本发明涉及智能路径规划领域，尤其是一种WSN充电服务站点设定方法及充电设备行驶路径规划方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由各种相同或不同的传感器节点，通过协作的方式，感知环境变量数据并采集、处理和传输。因其具备自组织、部署便捷、低功耗能等特点，被广泛应用于智能交通、军事、室内定位、灾害预防等多领域。

在WSN中传感器节点采用单跳或多跳的方式进行数据传输，因传感器节点的储能有限，为保证WSN中传感器节点正常工作，需要对传感器节点进行能量补充。

目前，针对该问题，各国研究者进行了大量的研究，主要可分为节能法、能量收集法以及无线充电法。

在无线充电法中，一般的，传感器节点以及充电服务站点的部署都是预先设定的。显然，不同工程应用中，WSN的区域范围不同，传感器节点的部署也不同，预先部署传感器节点的方式不能涵盖各类不同工程应用的实际情况。同时，移动无线充电设备所携带的能量有限，可能无法一次遍历所有传感器节点，而需要多次往返充电服务站点，进行能量补充，所以充电服务站点位置的选择十分关键。再者，移动无线充电设备可采用一对一的充电方式或一对多的充电方式对传感器节点进行能量的补充。一般地，当传感器节点部署密度较大时，采用一对一的充电方式所花费的时长较大，同时，移动无线充电设备所行驶的路程较大；当传感器节点部署密度较小时，采用一对多的充电方式时，由于传感器节点距离充电锚节点的不等，若距离较远，则充电效率骤减，严重影响充电质量。

发明内容

为解决上述问题的至少一个，本发明的目的在于提供一种WSN充电服务站点设定方法及充电设备行驶路径规划方法，能够较为合理地设定WSN充电服务站点的位置、规划充电设备行驶路径。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提出了一种WSN充电服务站点设定方法，包括：

利用若干个大小相等的图形将WSN划分成若干个区域；

将每个传感器节点分别对应到所属的区域中；

在每个区域中根据传感器节点的位置选取锚节点；

将充电服务站点设定在与各个锚节点的距离之和最小的位置。

进一步，利用若干个大小相等的正六边形将WSN区域划分成若干个蜂窝。

进一步，所述将每个传感器节点分别对应到所属的区域中，包括：

按顺序对区域进行编号；

按照区域的编号顺序，判断WSN中的每一个传感器节点是否位于某一个区域内，将在某一个区域和该区域内的传感器节点对应起来，若传感器节点位于两个相邻区域的边界上，优先将其对应到编号较前的区域。

进一步，所述在每个区域中根据传感器节点的位置选取锚节点，包括：

若某个区域中不存在传感器节点，则不在该区域内选取锚节点；若某个区域中仅存在一个传感器节点，则锚节点的位置即为该传感器节点的位置；若某个区域中存在两个传感器节点，则锚节点的位置为两个传感器节点的位置的中心点；若某个区域内的传感器节点数量大于两个，则锚节点的位置为该区域的中心点；