[发明专利]一种无线可充电传感网中移动充电车调度方法

说明书

本发明公开了一种无线可充电传感网中移动充电车调度方法，本发明不仅考虑到了移动充电车的充电时间限制，还考虑到了移动充电车的电池容量对实施充电节点数量的限制。在移动充电模型下，引入了充电效率的概念，基于按需分配能量的思想提出了一种无线可充电传感网中移动充电车调度方法。采用移动可充电方式为传感网节点补充能量，使得传感节点不受电池容量和周围环境可获取能量的影响，该方法能提高无线传感网中的移动充电效率，延长网络的持续工作时间。

技术领域

本发明属于无线传感网技术领域，尤其涉及一种无线可充电传感网中移动充电车调度方法。

背景技术

无线传感网络中，传感器节点收集信息和传递数据都需要消耗能量，而节点本身携带的能量有限，虽然可以利用一些节能方式降低传感网络能量的消耗，比如使用一些节能路由协议和能量感知跨层设计技术，但是随着时间的推移，节点会因为能量的消耗殆尽而停止工作，影响无线传感网络的正常工作。节点的能量问题成为了部署传感器网络的一个重大的阻碍因素，为了解决这个问题，研究人员尝试从环境当中让节点去收集能量。然而从环境中获取的能量是很难预测的，而且很不稳定。例如，获取的太阳能通常会受到很多因素的影响，包括时间、天气、季节等。这对于传感器的正常运行来说是低效的，所以设计一种高效的稳定的充电方式，保持传感器的运行是一个比较重要的任务。基于强耦合磁共振技术的无线能量传输是一种很有前景的技术，它是将能量从一个存储设备传输到另一个设备，而无需插头或电线，从根本上解决无线传感器网络能源和寿命问题。与其他无线能量传输技术相比，强耦合磁共振技术具有明显的优势，这种方式不仅能量传输效率高，而且基本不会受到环境的影响。由于传感器节点在地理上分布比较广泛，需要使用能够移动的设备移动到节点的附近进行能量的补充，所以使用移动充电设备给节点补充能量的方案应运而生。

移动充电车从给定的能量补给站出发，依次给需要充电的传感节点实施充电，最后再回到能量补给站。考虑在充电过程中移动充电车携带的充电电池能量有限且移动充电车单次环游时间受到限制，移动充电车的每一趟充电过程不一定能满足所有提出充电申请的节点。为此，在能量受限的情况下使充电车在一趟充电中尽可能提高能量的利用率具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种无线可充电传感网中移动充电车调度方法，通过将传感网络的节点按地理位置分块以达到充电能量的均衡分配，然后对每一个单独的分块区域进行合理高效的充电路径设计，最大限度地提高移动充电车在一趟充电过程中的充电效率，维持传感器节点和传感网的持续运行。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种无线可充电传感网中移动充电车调度方法，具体包含如下步骤：

步骤1，将传感器节点分布区域中所有节点分成k块，其中，V_i为分出的第i块，其中，i＝0,1,2,...,k，V_C为所有传感器节点的集合，且V_C＝V₁∪V₂∪V₃∪...∪V_k，k为自然数；

步骤2，从分好的每一块中寻找到一个离基站直接距离最近的节点，将此节点记作每一块中的最近连接点；

步骤3，根据每个块中提出充电申请的节点信息，将移动充电车携带的能量根据每个块中所需要的总能量按比例分配；

步骤4，根据每个块中分配的能量，给每个块都选择一条充电路径，计算每个块实际被充的电量与分配的电量比值其中为每个块实际被充的电量，EN_i为每个块分配的电量；

步骤5，移动充电车从基站出发，首先寻找EN_i最大的分块中的最近连接点，根据步骤4 中选择的块内充电路径进行一趟充电，然后，寻找分配能量次大的块进行充电，以此类推，直到最后一个块完成充电；