[发明专利]一种基于能量优先的移动充电车辆多目标充电调度方法

权利要求书

1.一种基于能量优先的移动充电车辆多目标充电调度方法，其特征在于，首先，采用K-Means-PER方法对WRSN网络进行聚类分簇，使得能量需求紧急度高的节点优先成为聚类中心；其次，综合考虑节点能量和距离信息双重权重，采用RED-CHS机制选择通信簇头，使其在普通节点与基站之间中转信息；然后，根据虚拟力场理论，采用VFF-AS算法确定簇内锚点的最佳位置，使其能够兼顾簇内各节点的充电需求；最后，对蚁群系统进行改进，采用PER-ACS算法对MCV进行路径规划和调度，使得移动路线最优，并根据请求状况自适应调节MCV对节点的充电量，精确求解MCV在各个锚点的停靠时长；

所述的K-Means-PER方法用于将整个WRSN网络节点聚类为K个不同的簇，以提高其通信效率和MCV充电效率；

所述的RED-CHS机制用于选择簇内的通信簇头，使得其能够在簇内普通节点与网络基站之间中转信息；

所述的VFF-AS算法用于确定MCV在每个簇内的最佳停靠位置，使得MCV能够停留在该处为簇内的节点进行一对多非接触式充电；

所述的PER-ACS路径规划与充电调度方法用于求解MCV的最优移动路线，并确定在最优路径上每个站点的停靠时长，在该时长内MCV为相应簇内的节点进行无线充电；

K-Means-PER聚类分簇方法中，除了考虑节点之间的位置关系与距离信息外，更关注节点对能量的需求；它根据剩余能量多少对节点进行快速排序，使得剩余能量越少的节点充电优先级越高；然后取排序中前K个节点作为初始聚类中心，之后依据节点间的欧氏距离进行聚类，最终获得K个以聚类中心为中心、半径不超过MCV有限充电范围的簇；

所述的RED-CHS通信簇头选择机制中，同时考虑了节点的剩余能量状况以及节点与簇中心的欧氏距离双重因素，为节点设计了一个综合权重，作为它是否被选为簇头的度量依据；依据该综合权重，剩余能量越多、离簇中心距离越近的节点当选为簇头的概率越大，这样使得所选出的簇头不仅有充足的能量胜任簇内节点与基站之间的信息转发，而且位置上也比较靠近簇中心，从而能够同时兼顾簇内各个节点的通信需求；

所述的VFF-AS簇内锚点最佳位置确定方法中，采用了力学中的虚拟力场理论，将WRSN节点建模为质点，将节点质量表示为该节点对能量需求的紧急程度；假设在簇内存在一个虚拟质点，根据牛顿万有引力定律，可以求解簇内每个节点对该虚拟质点的引力，进而得出虚拟质点所受的合力；利用力学理论与方法求解虚拟质点的受力平衡点，由于该平衡点处能够兼顾到各个节点的引力需求，因此该位置即为锚点的最佳位置；

所述的PER-ACS路径规划与充电调度方法中，采用了改进的蚁群系统，将锚点对能量需求的紧急程度整合到到蚁群系统的启发信息中，同时采用伪随机比例规则优化了蚂蚁从一个锚点到下一个锚点的转移决策，使得其能在先验知识和探索新路径之间做出权衡和调节，扩大了路径的搜索范围，避免了算法陷入局部最优，从而找到一条MCV移动充电的最优路径；根据一轮调度中的充电请求数量自适应调节MCV对簇内节点的充电量，并根据当前簇内节点的剩余能量信息和MCV的充电功率，精确地求解MCV在各个锚点的停靠时长，在该时长内MCV对簇内的各个节点以一对多非接触方式进行无线充电。