[发明专利]基于动态规划原理的无线充电传感器网络路由方法、设备

说明书

本发明公开了一种基于动态规划原理的无线充电传感器网络路由方法、设备，算法首先构建适用于动态规划原理的路由模型，将无线充电传感器网络进行阶段划分，对得到的阶段的状态变量赋予阶段属性和接收属性；记录通讯的各个节点的节点信息，以此得到适用于动态规划原理的路由模型；从路由模型中筛选出可到达路由；将无线充电传感器网络转换为带权连通图，根据带权连通图建立从源节点到节点基站的最小权重函数；将带权连通图转换为权重矩阵，根据权重矩阵，采用动态规划原理得到最小权重的可到达路由以及求解最小权重函数。本发明实现了为无线充电传感网络建立合理高效的充电策略，提高能量的利用率和效率，缩减时间和人工成本。

技术领域

本发明涉及无线充电传感器网络技术领域，特别涉及一种基于动态规划原理的无线充电传感器网络路由方法、设备。

背景技术

无线充电传感器网络通常部署在高山、深林等人迹罕至的环境中，通常是采用无人机作为移动充电源。无线充电传感器网络路由方法，是用来寻找从源节点S(通常为传感器节点)到基站Sink(即为节点基站)的一条通信路径，源节点通过其余传感器节点的不断转发将信息传送到基站。

对于无线可充电传感网络，需要考虑到如下几个方面：(1)正确性：源节点应能够根据路由方法生成的路由表，沿着路由表所中的节点，其需要能够正确到达节点基站。(2)路由花费：能量作为无线充电传感器网络最宝贵的资源，资源的有限性便要求无线可充电传感器路由方法应尽可能减少路由开销，并更加高效。(3)能量效率：无线充电传感器网络应可能通过能量的有效使用，提升网络的试用寿命。因而不但需要选出一条能耗较低的路径进行信息的转发，还要避免“内爆”、重复发送的问题。(4)可扩展性：传感器节点可能因自身能量耗尽或周围环境而导致不能工作，或因网络范围的变化，导致网络规模的变化。因此就需要路由方法具备可扩展性，在网络架构变化的情况下随之变化，保证系统能够迅速适应新的网络环境，从而保证性能不会下降过多。由此可见，对于确保传感器节点不会由于能量的原因而导致整个网络系统的运行受阻，路由方法一直是重中之重，是国内外专家需要着重解决的难题之一。

动态规划原理的核心思想是将一个多过程多选择问题转换为多个单过程多选择的问题，再通过不变嵌入原理的思想求得选择的最佳解决方案。应用动态规划原理进行求解问题时，该问题需要具有以下三种性质：(1)最优子结构性质：不计过去的阶段及过去的决策，而把目前的状态作为后续阶段的初始阶段，每个单独阶段的方案在全过程中也是最优，先求得单独阶段的最优解，在其中选择，求得全阶段的最优解。(2)离散状态变量性质：各阶段之间的各个状态之间应具有明显的离散性，即当前阶段的状态一旦确定，应当不受这个本阶段其余状态的影响。(3)重叠子问题性质：动态规划的子问题之间是不独立的，即当前阶段的状态在下一阶段求解过程中将被多次使用。动态规划原理的解题思路是当一个多过程多选择的问题的最佳选择包含了多个单过程多选择问题的最佳选择时，则最终选择便是由多个小的最佳选择组成。减少选择的过程，就是求解多过程多选择问题中每个单过程多选择问题，如此便减少问题的选择。最优子结构性质使得人们能自下向上地完成求解过程。

现有的路由方法中，SPIN算法具体是接收信息时，节点在发送信息之前提前发送一个ADV信息告知其余节点要发送信息，若其余节点同意接收信息，则返回一个REQ信息，但是，SPIN算法的目标更多的是将数据发送给基站，而不考虑其路径，从而忽略了许多影响决策的选择。Flooding泛洪算法具体是收到数据的节点像广播一样向发送内所有节点转发，不管节点是否已经接收过信息还需不需要接受，虽然Flooding泛洪算法能适用于动态规划原理，但其是无差别发送，容易造成信息的重复、内爆，降低传感器网络的性能。因此，有必要研究出能够适应动态规划并且合理高效的新路由方法。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于动态规划原理的无线充电传感器网络路由方法，该方法可以为无线充电传感网络建立合理高效的充电策略，提高能量的利用率和效率，缩减时间和人工成本。

本发明的第二目的在于提供一种计算设备。