[发明专利]基于模拟退火算法的无线可充电传感网中UAV能量补偿方法

说明书

本发明为基于模拟退火算法的无线可充电传感网中UAV能量补偿方法，将UAV作为移动通信中继与无线能量传输方，将大规模无线传感网分为多个小区域，每个小区域进行能量传输与信息收集的最优位置点记为路径中的UAV锚点，作为UAV在路径中小区域的最优驻点；根据传感网节点能耗和UAV能量补偿策略，结合差分进化优化算法确定路径中的UAV锚点。本发明根据无限传感网密集程度特点将大规模无线传感网进行划分，以划分的无线传感网圆形单元小区域为具体研究对象，优化设计UAV在各个划分的无线传感网小区域上运行的最优最短时间的能量补偿路径及算法。

技术领域

本发明涉及移动UAV对大规模可充电无线传感网的无线能量传输技术，特别涉及基于模拟退火算法的无线可充电传感网中UAV能量补偿方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System，MEMS)、片上系统(SOC，Systemon Chip)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络(WirelessSensor Networks，WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络(简称无线传感网)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成的，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。

无线传感器网络是一种由多个无线传感器节点组成的分布式无线传感器网络。由于其基本组成为可感知、收集外部环境数据的无线传感器，所以被监测与检测对象的相关数据可以被无线传感网末梢——无线传感器收集，并通过无线通信的方式形成一个独特的多跳自组织网络。随着嵌入式微机系统、无线通信技术以及传感器技术的日益发展和逐渐成熟，无线传感器网络使得人们与现实世界各种情况进行非接触式交互的能力不断增强，无线传感器网络正逐渐成为一种可与互联网媲美的新兴联网应用模式。

自无线传感器网络技术诞生以来，如何延长无线传感器网络的生命周期与保证无线传感器网络稳定一直是国内外学者亟待解决的重要问题。由于无线传感器网络节点一般由电池供电，其携带的能量十分有限，那么如何才能让无线传感器网络在有限能量下进行数据收集、融合以及传递时仍能保持较长的网络运行生命周期，以及让无线传感器网络尽可能地稳定运行。从无线传感器网络结构及运作方式来看，无线传感器网络中的能耗分为传感器计算能耗、传感器通信能耗、传感器数据采集能耗等；其中传感器通信能耗最为重要，而在无线传感器网络中成簇这一方式对无线传感器网络通信能耗的影响十分大。因此，在无线传感器网络区域中选择最优的成簇原则是延长无线传感器网络生命周期的重要策略。

随着新兴无人机技术的发展，对无人机路径规划策略及设计引起了国内外学者的广泛关注。利用无人机路径规划策略与无线能量传输技术相结合来延长无线传感器网络的生命周期也成为了当今一研究热点。

发明内容

为了解决现有技术所存在的问题，本发明提出基于模拟退火算法的无线可充电传感网中UAV能量补偿方法，采用无人机对大规模无线传感网进行能量补偿，无人机在进行能量传输且数据收集任务时以各区域中最优信息收集与能量传输位置，作为UAV的理论最优锚点，以便进行最优的信息收集与能量传输任务。

本发明采用如下技术方案来实现：基于模拟退火算法的无线可充电传感网中UAV能量补偿方法，其特征在于，将UAV作为移动通信中继与无线能量传输方，将大规模无线传感网分为多个小区域，每个小区域进行能量传输与信息收集的最优位置点记为路径中的UAV锚点，作为UAV在路径中小区域的最优驻点；根据传感网节点能耗和UAV能量补偿策略，结合差分进化优化算法确定路径中的UAV锚点。

可见，本发明根据无限传感网密集程度特点将大规模无线传感网进行划分，以划分的无线传感网圆形单元小区域为具体研究对象，优化设计UAV在各个划分的无线传感网小区域上运行的最优最短时间的能量补偿路径及算法。与现有技术相比，本发明取得了如下技术效果：