[发明专利]一种能量收集不均衡传感网中的富余能量主动分享方法

说明书

本发明涉及一种能量收集不均衡传感网中的富余能量主动分享方法，属于无线通信领域。容量有限的可充电电池检测到无法存储收集的过多太阳能时，采用富余能量主动分享的方式将多余的能量分享给其他节点，提高网络能量利用效率。富余能量主动分享过程中，各富余能量主动分享节点将建立属于该节点的能量分享集合，该集合中的节点用来接收能量分享节点分享的射频能量。富余能量主动分享节点根据其能量分享集合中各节点的能量差值有序的为能量接收节点发送射频能量序列，直至该能量分享节点收集的能量不再过剩，终止该节点能量分享过程。本发明充分利用射频能量传输技术实现节点间的能量分享，可有效改善网络的能量配置，提高收集能量的利用效率。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种能量收集不均衡传感网中的富余能量主动分享方法。

背景技术

能量收集的无线传感网中各节点配备太阳能能量收集装置、射频能量收集装置和容量有限的可充电电池。分布于不同区域的依靠收集的太阳能供能的传感器节点因受光照强度不同，导致能量收集不均衡。现有可充电电池容量有限，太阳能电池板受长时间、高强度光照后收集的大量能量无法存储，造成能量的浪费。而弱光照射或被遮挡的节点收集的能量较少，导致节点能量供应不足。收集能量过剩的节点因电池容量有限，多余能量不能存储造成资源浪费，能量收集不足的节点因能量不足而无法正常工作，能量收集的不均衡严重影响网络的运行性能。

当前，射频能量收集技术被视为替代传统电池供能的重要技术之一，成为无线通信领域的研究热点。射频能量收集技术包括信息与能量同传、射频能量传输等技术，在无线传感网中的应用前景较大。针对依靠收集太阳能供能的无线传感网中存在能量收集不均衡的情况，采用发送射频能量序列的方式使能量收集过剩的节点主动将多余能量分享给其它能量不足的节点。

本发明针对能量收集不均衡且可充电电池容量有限的无线传感网，提出了一种富余能量主动分享方法，使过剩的能量的节点主动将剩余能量尽可能多的分享给更多中继节点，以改善网络的能量配置，在提高能量利用效率的同时提升网络数据传输的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能量收集不均衡传感网中的富余能量主动分享方法。使能量收集过多而因可充电电池容量有限不能存储的节点将过剩的能量分享给其它能量收集不足的节点，克服现有网络电池容量有限和能量分布不均衡的缺陷，改善网络的能量配置，在提高网络能量利用率的同时提升网络数据传输的可靠性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种能量收集不均衡传感网中的富余能量主动分享方法，该方法包括以下步骤：

S1：能量收集的无线传感网中，传感器节点s_i在时刻t检测收集的太阳能能量值是否超过该节点可充电电池的剩余存储容量E_max；若小于E_max，将收集的能量存储于可充电电池为节点正常工作提供能量；若大于E_max，转至步骤S2；

S2：当节点s_i在时刻t检测到收集的太阳能值大于E_max时，该节点成为富余能量主动分享节点，记为s_tek，k表示能量分享节点的编号；节点s_tek广播富余能量主动分享AES帧，接收到AES帧且能量收集不足的节点加入节点s_tek的能量分享集合E(s_tek)中；每个能量分享节点s_tek都有属于各自的能量分享集合E(s_tek)，E(s_tek)中的节点记为s_{rek_i}，其中k表示能量分享节点的编号，i表示E(s_tek)中能量接收节点的序号；在接下来的时隙T₁中，s_{rek_i}采用分布式竞争方式竞争射频能量接收顺序{s_{rek_1},s_{rek_2},...,s_{rek_n}}；