[发明专利]一种可旋转定向射频能量源的射频能发送方法

说明书

一种可旋转定向射频能量源的射频能发送方法，首先对于一个可旋转的定向射频能量源，在其旋转周期给定的条件下，以能量源所在位置为圆心，将地平面划分成若干个扇区，并将这些扇区的供电时长表示为一个时长向量。然后利用粒子群算法，每个粒子有一个位置向量和一个速度向量，位置向量即为时长向量，通过迭代更新所有粒子的位置向量和速度向量，找出在旋转周期内节点总工作时长较长的一个位置向量。该方法能合理地分配各个扇区的供电时长，使得周期内网络中各个节点的工作时长最大化，实现射频能量的有效利用。

技术领域

本发明涉及一种可旋转定向射频能量源的射频能发送方法，该方法适用于传感器节点能够捕获射频能量的无线传感器网络。

背景技术

随着技术的发展，我们已经可以研制出能够捕获环境中射频能量的传感器节点，这类节点我们称为射频能量捕获传感器节点。由于环境中射频能过于微弱，我们通常会通过专用射频能量源来给这类节点供能。天线作为能量源的重要组成部分，用于发射电磁波。天线一般分为全向天线和定向天线，全向天线在水平方向上360°都均匀辐射，其特点是应用距离近，覆盖范围大；定向天线在水平方向上成一定角度范围辐射，其特点是通信距离远，覆盖范围小。由于全向天线的电磁波是均匀辐射的，处理起来很方便，因此很多研究都采用基于全向天线的能量源。基于定向天线的能量源内部拥有一个反射面，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方，加强了前面的信号强度，故而适用于目标密集的场景。

本发明涉及的是一种可旋转的定向射频能量源，在其有效辐射区域中，通过旋转定向天线，并且停留一段时间，给该区域中的节点供能。由于节点与射频能量源的距离不同，节点距离能量源越近，节点捕获的能量越多，而距离能量源越远，则节点捕获的能量越少，由此不可避免的存在一些距离较远的节点会工作时间较小，休眠时间所占比例较大。因此本发明考虑的就是在给定能量源旋转周期的前提下，合理划分能量源旋转供能时长，使得周期内所有节点的总工作时间最大化。

发明内容

为了克服现有定向射频能量源匀速旋转过程中缺乏供能针对性的不足，针对网络中已经部署且坐标已知的一个可旋转射频能量源以及若干个射频能量捕获节点，本发明提出了一种给不同区域分配合理供电时长的可旋转定向射频能量源的射频能发送方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：

一种可旋转定向射频能量源的射频能发送方法，所述方法包括以下步骤：

(1.1)对于传感器网络中所部署的一个可旋转的定向射频能量源和N个能够捕获射频能量的传感器节点，已知它们的物理位置，将N个节点从1到N进行编号,以能量源所在位置为中心，以min{d₁,d₂,…,d_N}为半径形成覆盖N个传感器节点所在位置的圆，其中d_i是第i个节点n_i与射频能量发送源之间的距离；

(1.2)将该圆划分成个相邻但不重叠的扇形区域，扇形区域的顶点为能量源所在位置，其中α为定向射频能量源辐射出电磁波的角度大小，K-1个扇形区域的圆心角为α，一个扇形区域的圆心角为360-(K-1)α，并将K个扇形区域从1到K进行编号；

(1.3)用粒子群算法中的一个粒子的位置向量代表一个具体的射频能发送方案，初始化M个粒子的初始位置向量：对于i＝1,2,…,M,将第i个粒子的位置向量x_i＝(t₁,t₂,...,t_K)初始化为t₁,t₂,...,t_K都大于等于零且的任意一个向量，其中t_j表示射频能量源在第j个扇区供电的时长，T为能量源给K个扇区完成一次射频能发送的供电周期，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；