[发明专利]无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法

摘要

本发明公开了一种无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法，包括以下步骤：根据网络节点分布位置将其划分为k个区域并确定区域的充电位置；将充电位置连接为一个封闭路径，计算路径的最小时间代价、路段上的移动速度和停留时间；将充电位置点集的凸包作为初始路径；从剩余的充电位置点集中选取时间代价最小的位置点作为路径中下一个充电位置，重复此步骤直至路径中包含所有位置点；选择路径中某个充电位置作为起始点，无线充电器停留时间T1后移动到下一充电位置点，保持充电模式按步骤B得到的路段上的移动速度依次移动到路径中充电位置并在充电位置保持相应停留时间以完成对整个无线传感器网络节点的充电，采用该方法充电耗时短。

主权项

1.无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、根据网络节点分布位置将其划分为k个不相重叠的区域，并确定k个区域的充电位置，其中，k为大于等于1的自然数；

B、将k个充电位置连接为一个封闭路径，计算路径的最小时间代价、路段上的移动速度和在充电位置的停留时间；

C、将充电位置点集的凸包作为初始路径；

D、从剩余的充电位置点集中选取一个时间代价最小的位置作为路径中下一个充电位置，重复此步骤直至路径中包含所有位置点；

E、选择路径中某个充电位置作为起始点，无线充电器停留时间T1后移动到下一充电位置点，保持充电模式按步骤B得到的路段上的移动速度依次移动到路径中充电位置并在充电位置保持相应停留时间以完成对整个无线传感器网络节点的充电。

2.根据权利要求1所述的无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法，其特征在于，所述充电位置的确定方法为：

将充电速率离散化至L个固定的充电等级；

计算离散阈值、各等级上的充电速率和各等级上的充电范围；

分别以传感器节点为圆心形成L个同心圆以使网络形成不重叠的分割区域；

对分割区域进行聚类，以形成K个充电位置。

3.根据权利要求2所述的无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法，其特征在于，所述聚类采用k‑means聚类算法。

4.根据权利要求1所述的无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法，其特征在于，所述路径的时间代价、路段上的移动速度和在充电位置的停留时间的计算方法为：

其中，t_i表示在充电位置i上停留的时间，p_i表示充电路段i的长度，s_i表示对应路段上的移动速度，α为弗里斯公式中其他固定的参数，minT表示最小时间代价，s.t表示约束条件，n_i表示第i个充电位置点，N表示充电位置点的个数，e_i表示充电器在移动中对i的充电速率，c_T表示无线节点充电电量的阈值，e_ij表示充电器在位置j对i的充电速率,d_ij表示i与j的几何距离，(x_i,y_i)和(x_j,y_j)分别表示位置点i、j的平面位置坐标。