[发明专利]一种基于拟阵的无线可充电传感器网络充电调度方法

说明书

本发明公开了一种基于拟阵的无线可充电传感器网络充电调度方法，包括步骤：S1、检查充电请求信息，根据请求节点的剩余能量、能量消耗速率以及转发数据量，构建相应的加权拟阵模型；S2、根据建立的加权拟阵模型，采用贪婪算法把请求节点分为提前节点和延迟节点两类；S3、分别确定两类节点的调度序列，优先确保提前节点能及时充电，从而得到最终的调度序列。本发明能够适用于不同请求并发量的充电调度问题，在高并发的情况下，采用贪婪算法优先给转发量高的节点充电，最大程度地降低节点因不能及时得到充电而休眠对网络拓扑的影响，从而降低因为网络拓扑结构的改变对网络能耗产生的影响，提高网络性能。

技术领域

本发明涉及无线可充电传感器网络领域，具体涉及一种基于拟阵的无线可充电传感器网络充电调度方法。

背景技术

无线传感器网络是由部署在目标监测区域内的大量体积小、成本低的传感器节点组成，通过无线通信方式构成一个自组织网络系统，以监测和收集覆盖区域内的各种环境信息。目前，无线传感器网络在环境监测、智能家居、智能交通、军事国防以及目标跟踪等各类应用中扮演着重要的角色，尤其是在难以到达或者恶劣环境的区域更是发挥着不可替代的作用。然而，传感器网络能量受限成为限制其大规模应用的最大障碍，传感器节点通常由能量有限的电池供电，而且部署环境复杂，难以通过更换电池来补充能量。

无线电能传输技术(Wireless Power Transfer，WPT)是利用电磁辐射、电场耦合以及超声波等方式实现能量无线传输的一种技术。无线电能传输技术为解决传感器网络能量受限问题提供了新的思路，我们把引入这种技术的传感器网络称为无线可充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks，WRSNs)。一个典型的WRSNs包括以下几个部分：一个基站，一台移动充电车，若干个传感器节点。基站充当数据收集中心和能量源，它能为充电车补充能量并且决定充电车的调度。移动充电车从基站出发按照调度序列依次为节点补充能量，然后返回基站补充能量等待下一轮充电任务。

充电车路径规划和充电调度方法是研究的热门问题，有很多学者提出了相关的解决方案，大多数方案考虑的侧重点都在减少充电车移动路径长度和减少充电总时间，而没有考虑请求并发量高的情况下，维护网络拓扑结构稳定的问题。位于网络中心位置的节点转发数据量大，如果它不能及时地充电而进入休眠状态将不转发数据，会影响网络的拓扑结构，增大它上一跳节点数据传输的能耗，从而增大网络的总能耗。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，为了使得充电调度算法适用于不同请求并发量的情况，提出了一种基于拟阵的无线可充电传感器网络充电调度方法，首先根据请求节点的剩余能量、能量消耗速率以及转发数据量，构建加权拟阵模型，然后采用贪婪算法把请求节点分为提前节点和延迟节点，优先确保提前节点能及时充电，最大限度地降低对网络拓扑结构的影响，从而使网络基本上可以维持拓扑结构最优的状态，保持网络的覆盖与连通，并最终降低网络能耗。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种基于拟阵的无线可充电传感器网络充电调度方法，所述方法采用单个移动充电车周期性地从基站出发给发出充电请求的传感器节点充电，移动充电车以一定的顺序访问传感器节点，具体包括以下步骤：

S1、检查充电请求信息，根据请求节点的剩余能量、能量消耗速率以及转发数据量，构建相应的加权拟阵模型；

S2、根据建立的加权拟阵模型，采用贪婪算法把请求节点分为提前充电节点和延迟充电节点两类；

S3、分别确定两类节点的调度序列，优先确保提前充电节点能及时充电，从而得到最终的调度序列。

进一步地，步骤S1具体包括以下步骤：