[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

权利要求书

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,…,p_M,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p_l并且将全局最优位置p_g设置为p_l，即p_g←p_l；所述的为位置p_m计算出它所对应的捕获功率比值f(p_m)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p_m里的第2i-1个元素，设置第i个能量源的纵坐标为p_m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，G_s是源天线增益，G_r是接收天线增益，L_p是极化损耗，λ是波长，d_j,i是节点n_j与第i个射频能量发送源之间的距离，P_t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n_j的捕获功率比值R_j，

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p_m所对应的捕获功率比值f(p_m)赋值为R₁,R₂,…,R_N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p_g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p_g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)。

2.如权利要求1所述的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：所述步骤(1.5)中，基于粒子群优化的能量源位置优化包含如下操作步骤：

(1.5.1)对于第m个粒子，m＝1,2,…,M,根据公式(3)更新第m个粒子的当前速度矢量v_m和位置向量x_m；

其中，r_p和r_g分别是(0,1)之间的一个随机数，和是常数值，用来控制速度矢量v_m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；

(1.5.2)如果f(p_m)＜f(x_m)，则令p_m←x_m；如果f(p_g)＜f(x_m)，则令p_g←x_m；

(1.5.3)重复执行Iteration_times次步骤(1.5.1)和步骤(1.5.2)，其中Iteration_times的取值取决于所能够接受的运行时长，所能够接受的运行时长越长，则可以将Iteration_times设置为越大的值。