[发明专利]无线可充电传感网的k-弱栅栏构建与移动充电调度方法

摘要

本发明公开了一种无线可充电传感网的k‑弱栅栏构建与移动充电调度方法。具体步骤如下：一个二维矩形窄带区域，随机部署有N个全向传感器节点，一个可移动充电车，相关参数根据网络规模可以设置。具体步骤如下：步骤1：根据监控区域信息构建栅栏图；从区域中获取传感器节点的覆盖半径、覆盖能耗以及位置信息，构建栅栏图，设置边权、流量等。步骤2：利用最小费用最大流算法求解栅栏网络构造。步骤3：根据最小费用最大流算法的信息，找到构成每条栅栏的传感器节点。步骤4：根据求出的栅栏节点计算充电车的各项参数。步骤5：计算每条栅栏的标号，确定充电顺序。本发明结合栅栏覆盖与充电的需求，提升充电车充电效率并保证栅栏覆盖的要求。

主权项

1.无线可充电传感网的k‑弱栅栏构建与移动充电调度方法，其特征在于采用的无线传感网络为：一个二维矩形窄带区域，随机部署有N个全向静止传感器节点，边界区域有一个可移动充电车，相关参数根据网络规模根据需求设置，具体步骤如下：步骤1：根据监控区域信息构建k栅栏图；从二维矩形窄带区域中获取传感器节点的覆盖半径、覆盖能耗以及位置信息，构建栅栏图，设置边权、流量；步骤2：利用最小费用最大流算法求解栅栏网络构造；步骤3：根据最小费用最大流算法的信息，找到构成每条栅栏的传感器节点；步骤4：根据求出的栅栏节点计算充电车的各项参数；步骤5：为栅栏标号确定充电顺序，为k+1条栅栏按照左边界节点从上到下的顺序进行编号，确定每条栅栏充电休眠顺序；同时，每个传感器节点充电电量为传感器一个周期消耗的能量，即充到满电状态；所述的步骤1具体实现如下：所述的构建k栅栏图根据传感器节点覆盖半径和覆盖能耗决定；当栅栏数目要求为k时，需要求出k+1条栅栏，充电策略是开启k条栅栏，同时对另一条栅栏进行充电；详细步骤如下：1‑1、构造一个有向权值图G＝(V^G,E^G,W^G,F^G)；图的顶点V^G为场景中点的集合，其中每个传感器节点s_i被拆分为一个顶点对集合s_i和s_i′，同时为左边界增加虚顶点l_slot，为右边界增加顶点对集合r_slot和r_slot′；边E^G代表顶点的边；权值W^G代表边的费用；权值F^G代表边的流量，确定网络的最大周期即所有传感器节点的最小寿命为网络最大运行周期；同时设置充电车为每条栅栏服务的时间片段为1‑2、根据监控区域传感器节点的信息，添加有向权值图G中的边；构建的弱栅栏覆盖，所以当传感器节点s_i在垂直区域上与传感器s_j覆盖范围相互重叠，那么，增加有向边<s_i,s_j>，边的费用为ε为充电车的移动能耗单位为J/m，dis(s_i,s_j)是两个传感器之间的距离，流量为1；当传感器节点s_i可以覆盖到左边界时，增加有向边<l_slot,s_i>，边的费用为流量为1；当传感器节点s_i可以覆盖到右边界时，增加有向边<s_i,r_slot>，边的费用为流量为1；同时对于每个传感器节点s_i，增加有向边<s_i,s_i′>，边的费用为α为充电车输出功率的能量转化率，流量为1；最后，增加有向边<r_slot,r_slot′>，边的费用为0，流量为k+1。