[发明专利]一种无线供能传感网能量源位置和发送功率优化方法

摘要

一种射频能量捕获无线传感网中能量源位置部署和发送功率配置联合优化方法，对于K个能量源，确定每个能量源的部署位置(x,y)和发送功率p，在满足每个所部署的传感节点的能量捕获需求的同时，达到较低的能量源总发送功率；基于遗传算法，首先将K个能量源位置和发送功率对应到每个粒子的3K维位置向量，然后迭代更新粒子的位置向量和速度向量，当一个粒子对应的方案满足所有节点能量捕获需求时，则粒子的适应度值定义为能量源总发送功率，否则定义为K倍的最大发送功率；当达到规定的迭代次数时，找到较优的能量源位置部署和发送功率配置。该方法能找出较优的能量源部署和发送功率配置，达到较低的能量源总发送功率，节能性较好。

主权项

1.一种射频能量捕获无线传感网中能量源位置部署和发送功率配置联合优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1.1)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，确定该区域唯一的最小覆盖圆；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)用粒子群算法中的一个粒子的位置向量代表一个具体的能量源部署和发送功率配置方案，初始化M个粒子的初始位置向量：对于i＝1,2,…,M,第i个粒子的位置向量为其中K为能量源的个数，第j个能量源的横坐标和纵坐标和为最小覆盖圆中随机挑出的一个点的横坐标和纵坐标，第j个能量源的发送功率为发送电路所支持的发送功率范围内随机选取的一个发送功率；M的取值方式与传统粒子群算法中粒子个数取值方式一样；(1.3)初始化第i个粒子的初始速度矢量vi＝0，以及初始化第i个粒子的最优位置向量pi为它的初始位置向量，即pi←xi；(1.4)对于i＝1,2,…,M，计算出位置向量pi所对应的K个能量源发送功率总和f(pi)，然后找出能量源发送功率总和最小的pi并且将全局最优位置pg设置为pi，即pg←pi；(1.5)令t←1；(1.6)若t≥Iteration_times，则跳到步骤(1.9)，否则根据公式(1)更新第i个粒子的当前速度矢量vi和位置向量xi；其中，Iteration_times为迭代次数，它的取值取决于所能够接受的运行时长，取值越大值循环次数越多但能找到更好的位置向量，r_p和r_g是两个(0,1)之间的随机数，w、和是常数值，用来控制速度矢量v_i的更新步伐，其取值方式与传统粒子群算法中的取值方式一样；(1.7)对于i＝1,2,…,M，如果位置向量xi所对应的K个能量源发送功率总和f(xi)小于位置向量pi所对应的K个能量源发送功率总和f(pi)，则令pi←xi；如果位置向量xi所对应的K个能量源发送功率总和f(xi)小于位置向量pg所对应的K个能量源发送功率总和f(pg)，则令pg←xi；(1.8)令t←t+1，返回步骤(1.6)；(1.9)结束操作，以位置向量所对应的能量源部署和发送功率配置为最终方案，即第j个能量源的部署坐标位置确定为其发送功率确定为