[发明专利]基于贪婪子模的无线可充电传感器网络充电器部署方法

权利要求书

1.一种基于贪婪子模的无线可充电传感器网络充电器部署方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据各个移动小车周期性的移动路线、移动过程中的电量消耗率、在路线上各个监测点的停留时间，以及各个监测点之间的距离等信息，通过以最小化充电功率为目标构建求解无线充电器最优部署方案的0-1整数规划模型；

(2)根据步骤(1)建立的0-1整数规划模型，构造单调增的子模函数；

(3)采用贪婪算法选出部署无线充电器的监测点位置，从而最终得到部署方案；

所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(11)网络中移动小车的集合V＝{v₁，v₂，...v_m}，监测点的集合S＝{s₁，s₂，..s_n}，设任意小车v_i∈V移动路线所经过的监测点顺序集合其中且n_i表示小车v_i的移动路线经过的监测点数量，对于任意监测点令和分别表示小车v_i在的停留充电时间和充电效率，因此，可以建模得到小车v_i在监测点的停留时间内能够获得的充电电量其中是监测点允许部署的充电器充电功率，是一个二元变量，当且仅当在监测点部署充电器；

(12)通过计算出任意小车v_i从监测点移动到其路线的下一个监测点所消耗的能量，其中表示小车v_i移动路线上的监测点到其下一个监测点之间的距离，ρ_i表示小车v_i移动过程中的电量消耗率；这里，若j∈[1，n_i-1]，监测点在小车v_i的移动路线上的下一个监测点是若j＝n_i，监测点在小车v_i的移动路线上的下一个监测点是

(13)令表示小车v_i在监测点执行监测任务消耗的能量，依次建模出任意小车v_i在每个监测点停留时间结束后的剩余能量初始地，其中I表示小车v_i在起始监测点的初始能量，设置初始能量以保证v_i在监测点能够初始地完成首次监测任务，得到初始位置的剩余能量当j∈[2，n_i]时，当小车v_i一个移动周期结束回到监测点准备进入下一个移动周期时，

(14)对于任意小车v_i和其路线上的任意监测点须满足其中，当j∈[1，n_i-1]时，当j＝n_i时，为了保证上述约束的前提下实现充电功率最小化，构造得到0-1整数规划模型如下：

所述步骤(2)包括以下步骤：

(21)通过分析，0-1整数规划模型(1)中实际有个包含了x(s₁)，x(s₂)，...，x(s_n)这n个变量的不等式约束条件，因此，模型(1)可以等价地变换为如下的形式：

其中，且a_ij和b_i是可通过模型(1)计算得到的非负参数，即

(22)根据模型(2)构造函数f如下：对于任意一个集合定义f(X)是一个单调增的子模函数；模型(2)的优化问题转换为一个最小权子模覆盖问题，即如何找到一个集合以使得∑_j∈Xp(s_j)最小化，其中集合X必须满足以下约束条件：对所有x∈X，都有f(X∪{x})＝f(X)；

所述步骤(3)包括如下步骤：

(31)初始化设置集合

(32)令I(X)＝{i|∑_l∈Xa_il＜b_i}，通过贪心策略在每一次迭代过程中将指标j，j∈{1，...，n}，添加进集合X中，使得达到最大值，直至对所有j∈{1，...，n}都不存在∑_i∈I(X)min{a_ij，b_i-∑_l∈Xa_il}＞0为止；

(33)在经过步骤(32)的迭代后得到最终的集合X，得最优部署充电器的监测点集合S^*＝{s_j|j∈X}，该部署方法的近似比为1+lnγ，这里的