[发明专利]一种无线传感器网络中无人机辅助充电的方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络中无人机辅助充电的方法，无线传感器网络包括传感器节点、SDN控制器，所述SDN控制器分别与传感器节点、无人机通信连接，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，网络初始化：所述无线传感器网络在启用前，初始化无线传感器网络中的所有传感器节点为休眠状态；当无线传感器网络开始启用时，无线传感器网络中的传感器节点开始被唤醒工作；被唤醒的传感器节点向SDN控制器发送自身的状态信息，状态信息包括对应传感器节点当前时隙在网络中的地址、初始能量、剩余能量以及与无人机之间的距离；SDN控制器接收到传感器节点的状态信息后，为已被唤醒的传感器节点建立信息表，并将接收到的传感器节点状态信息分别存储在对应信息表中；SDN控制器根据已经建立的信息表为无人机作出第一个充电目标判定；

步骤2，对于无线传感器网络中的任意一个待充电的传感器节点i，无人机在为无线传感器网络充电的过程中，无人机的调度方法包括：

步骤2-1，在每个新时隙开始时，传感器节点i根据自身剩余电量以及无人机的位置向SDN控制器发送自身的状态信息；当SDN控制器接收到传感器节点i的状态信息时，执行以下步骤：

SDN控制器从接收到的状态信息中提取传感器节点i的剩余电量和无人机的具体位置，检索已经建立的信息表，之后SDN控制器将接收到的状态信息更新到传感器节点i对应信息表中；

步骤2-2，当无人机给一个传感器节点充电完毕，该传感器节点发送状态信息至SDN控制器；SDN控制器更新当前的信息表；如果某个传感器节点的剩余电量小于阈值，则该传感器节点进入休眠状态；否则该传感器节点继续正常工作，并且记录下休眠的传感器节点信息；同时，SDN控制器通过分析传感器节点信息表中的剩余能量以及与无人机之间的距离信息为无人机判断下一个充电节点，无人机将会飞到下一个传感器节点处，对该传感器节点完成充电；

步骤3，对无线传感器网络的所有传感器节点分别执行步骤2，直至无人机的能量耗尽回到基站或者为所有的传感器节点充电完毕；

所述步骤2中SDN控制器通过分析传感器节点信息表中的剩余能量以及与无人机之间的距离信息为无人机判断下一个充电节点的方法：

定义一个NNRF矩阵作为无人机判定下一个充电目标传感器节点的参量；NNRF矩阵的计算表达式为：

其中，NNRF_j表示第j个传感器节点的NNRF值，E_j是第j个传感器节点的剩余电量，D _j是第j个传感器节点距离无人机的实际距离，w_j是第j个传感器节点的剩余能量对于被参考选择成为下一个充电目标节点的贡献值，k_j是当前时隙下根据第j个传感器节点的剩余电量以及距离无人机的实际距离得到的参数；

第j个传感器节点的剩余能量对于被参考选择成为下一个充电目标节点的贡献值w_j：

其中，E为传感器节点的总电量，E_j表示第j个传感器节点的剩余电量；

当前时隙下根据第j个传感器节点的剩余电量以及距离无人机的实际距离得到的参数k_j：

其中，N是无线传感器网络中传感器节点总的数量。

2.根据权利要求1所述无线传感器网络中无人机辅助充电的方法，其特征在于：步骤2-1中由于无人机处于移动状态，因此每个时隙的开始，每个信息表中每一个传感器节点的剩余电量以及距离无人机的实际状态信息都需要更新。

3.根据权利要求2所述无线传感器网络中无人机辅助充电的方法，其特征在于：步骤2-2中，SDN控制器通过分析传感器节点信息表中的剩余能量以及与无人机之间的距离信息为无人机判断下一个充电传感器节点前，首先给已经休眠的传感器节点充电。

4.根据权利要求3所述无线传感器网络中无人机辅助充电的方法，其特征在于：在出现休眠的传感器节点之后，面对两个或两个以上的已休眠传感器节点，无人机的下一个充电传感器节点将会选择是已休眠的传感器节点中距离无人机最近的传感器节点；已休眠的传感器节点在补充电量后将重新被唤醒，正常工作；在无人机将所有已休眠传感器节点唤醒后，SDN控制器在通过分析传感器节点信息表中的剩余能量以及与无人机之间的距离信息为无人机判断下一个充电传感器节点。