[发明专利]一种射频能量捕获无线传感网能量源最少化布置方法

摘要

一种基于粒子群优化的射频能量捕获无线传感网能量源最少化布置方法，从无线传感网没有射频能量源该初始状态开始，反复执行以下两部分操作：增加部署一个新的射频能量发送源和进行基于粒子群优化的K个能量源位置改善。每增加部署一个新的能量源，需要初始化每个粒子的初始位置、初始速度和该粒子的最优位置，再执行基于粒子群优化的能量源位置优化操作。对于每个K值，如果执行基于粒子群优化的能量源位置改善操作后，K个能量源的最优部署已经满足所有传感器节点的捕获功率需求，能量源最少化布置方法结束。本发明提供一种有效减少能量源布置的数目、节省经济成本的基于粒子群优化的射频能量捕获无线传感网能量源最少化布置方法。

主权项

1.一种射频能量捕获无线传感网能量源最少化布置方法，其特征在于：包括如下步骤：(1.1)首先根据无线传感网中N个给定位置的能够捕获射频能量的传感器节点坐标，来计算出这N个节点的最小覆盖圆圆心；其中，N是传感器节点总个数，N个节点的最小覆盖圆是指覆盖了所有N个节点且具有最小半径的圆；(1.2)初始化射频能量发送源的个数K＝1；(1.3)对于m＝1,2,…,M,做如下操作：初始化第m个粒子的初始位置对于任意i＝1,2,…,K,和为最小覆盖圆中随机挑出的一个点的横坐标和纵坐标，初始化第m个粒子的初始速度矢量v_m＝0，初始化第m个粒子的最优位置p_m为它的初始位置，即p_m←x_m；其中M表示粒子的个数,其取值方式与传统粒子群算法中粒子个数取值方式一样；(1.4)为p1,p2,…,pM,分别计算出它们所对应的捕获功率比值，然后在它们中找出能量捕获比值最大的pl并且将全局最优位置pg设置为pl，即pg←pl；所述的为位置pm计算出它所对应的捕获功率比值f(pm)包含如下操作步骤：(1.4.1)对于i＝1,2,…,K,设置第i个能量源的横坐标为pm里的第2i‑1个元素，设置第i个能量源的纵坐标为pm里的第2i个元素；(1.4.2)为每个传感器节点n_j，j＝1,2,…,N，根据公式(1)计算节点n_j从K个射频能量发送源捕获的总的功率其中η是整流效率，Gs是源天线增益，Gr是接收天线增益，Lp是极化损耗，λ是波长，dj,i是节点nj与第i个射频能量发送源之间的距离，Pt是射频能量发送源的发送功率；(1.4.3)对于j＝1,2,…,N，根据公式(2)计算节点nj的捕获功率比值Rj，其中，是节点n_j的捕获功率需求，即节点n_j的捕获功率必须大于等于(1.4.4)将位置pm所对应的捕获功率比值f(pm)赋值为R1,R2,…,RN中最小的值；(1.5)执行基于粒子群优化的能量源位置优化操作；(1.6)如果全局最优位置pg的捕获功率比值大于等于1，则发送源的个数K不再改变，且K个能量源的坐标为pg中的K对坐标，并结束本方法的操作；否则K←K+1，并且回到步骤(1.3)。