[发明专利]一种协作式无线传感网能量补充方法及其无线传感网

摘要

本发明提出一种协作式无线传感网能量补充方法，使用了一种层次式结构实现多个移动充电器之间的协作，旨在为大规模无线可充电传感网补充能量。本发明使用了多个移动充电车，并将移动充电车划分为两类，一类为普通的移动充电器，负责为传感器充电，另一类为超级充电器，负责为普通移动充电车充电。本方法通过多个充电器的协同工作，增大了充电容量，也能充分缩短网络整体的充电时间，保证了网络能够长久运行。

主权项

1.一种协作式无线传感网能量补充方法，其特征在于：具体包含如下步骤：步骤1：无线传感网中分布的N个传感器定时向基站发送信息，汇报自身剩余的能量，若节点能量低于阈值基站则将该节点标号加入待充电集合V_C中，为传感器的初始电量；步骤2：使用基于距离的聚类算法k‑means将V_C划分为M块，其中V_i为第i块，i＝1,2,…,M，且V_C＝V₁∪V₂∪…∪V_M，V_i∩V_j＝φ,i,j＝1,2,…,M，每一块对应一个移动充电器Mobile Charger，MC；步骤3：移动充电器MC_m(m＝1,2,...,M)对于块内V_m的节点，分别计算它们的最短预期寿命其中，是分块V_m中节点i在时隙t的最短预期寿命，分块V_m中节点i在时隙t的剩余电量，为分块V_m中节点i在时隙t的能量消耗估计值，ε∈(0,1)；步骤4：使用绕树两周算法求出Vm中所有节点的TSP优化路径Rm，m＝1,2,…,M，移动充电器按此路径为Vm中节点充电，计算为每个节点补充的电量，使得充电后路径中各节点的最短预期寿命相同，需满足以下条件：是分块V_m中节点i在时隙t所要补充的电量；从基站派出M个移动充电器为待充集合V_C补充能量，M个充电器同时从基站出发，分别沿着各个已规划的路径进行充电；MC_m(m＝1,2,...,M)为第m组内的节点充电完后，停留在V_m中所充的最后一个节点处等待对应的超级充电器Super Charger,SC为它充电；步骤5：将M个移动充电器分为S组，每一组都分配一个可移动的SC；计算其中为第k个SC在t时刻的剩余电量，令|C_k|＝M*ε_k，C_k即为分配给第k个SC的MC的集合；SC_i负责为第i组中的所有MC充电，其中i＝1,2,…,S；步骤6：SC_i与对应MC通信，得到MC以及MC所对应块中节点的剩余电量的信息，SC_i优先为组内电量较低的MC充电，其中i＝1,2,…,S；SC_K对组内MC_m的充电量为其中E_i节点i的剩余电量，E_MCm为充电车m的剩余电量；各SC完成充电后返回基站补充能量，各MC继续下一轮充电。