[发明专利]无线可充电传感网络中的路过时空部分充电方法

说明书

本发明公开了无线可充电传感网络中的路过时空部分充电方法。现有的方法必须先将传感器充满电，才能为下一个节点充电。本发明方法首先构造无线可充电传感网络充电模型，删除充电路径中的无效节点，保证充电队列中能够顺利执行部分充电策略。当删除部分节点导致充电队列长度不足指定长度时，需要补齐队列长度，以保证整体充电效率不会下降。最后执行部分充电策略为移动充电车规划到达时间、停留时间、充电顺序。本发明提出的考虑时间空间因素的补齐队列策略可以保证本充电周期的充电效率不下降。本发明方法使用部分充电的方式来保证系统都较高的吞吐量和较小的死亡率。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，具体涉及一种无线可充电传感网络中的路过时空部分充电方法。

背景技术

由于无线电力传输技术的突破，无线可充电传感器网络(Rechargeable WirelessSensor Networks，WRSN)在延长网络寿命方面具有很大的应用前景。WRSN可以在很长一段时间内运行而不会出现中断或故障，使其能够在不同的民用和军用应用中得到广泛的部署。在WRSN中，移动充电器(Mobile Charger，MC)负责为所有可充电传感器补充能量，传感器需要在电量耗尽之前被及时充电，否则无法继续运行。因此，MC的充电调度成为WRSN中一个突出问题。目前文献中的调度方法有两种:确定性方法和非确定性方法。在确定性方法中，MC对单个或多个节点是以周期性和确定性的方式进行充电。这类方法通常需要明确的系统信息，如确切的节点位置、能量消耗率等，然而这些信息在WRSN中通常波动很大。因此，确定性方法是不可行的，特别是对于大规模的WRSN。

而非确定性方法为按需充电，传感器在能量低于阈值时会向MC发送充电请求。在接收到请求后，MC会将其插入到充电请求列表中，并选择最佳的候选请求进行充电。如Liang He在论文《Evaluating the on-demand mobile charging in wireless sensornetworks》中提出了一种基于距离的调度算法，该算法优先对距离MC最近的传感器进行充电。该算法会导致远离主基地的传感器无法及时充电。Chi Lin在论文《P2S:A Primary andPasser-By Scheduling Algorithm for On-Demand Charging Architecture inWireless Rechargeable Sensor Networks》中提出一种局部搜索算法，将主节点附近的节点加入充电队列来利用剩余可用时间。非确定性方案虽然具有较强的可行性，但仍存在一些不容忽视的突出缺陷。1)许多方案只根据空间优先级对充电请求进行排序，而没有考虑时间的影响，从而导致一些剩余寿命短的节点因无法及时被充电而死亡。2)大多数的不确定性充电方案对当前周期无法及时充电的节点从充电队列中丢弃之后并未很好的对队列进行补充，导致当前周期的充电效率较低。针对这些问题，我们提出了一种路过时空部分充电方法(Passer-by Temporal-Spatial Partial Charging，PTSPC)。

发明内容

本发明的目的就是提供一种无线可充电传感网络中的路过时空部分充电方法。

本发明方法首先构造无线可充电传感网络充电模型，删除充电路径中的无效节点，保证充电队列中能够顺利执行部分充电策略。当删除部分节点导致充电队列长度不足指定长度时，需要补齐队列长度，以保证整体充电效率不会下降。最后执行部分充电策略为移动充电车规划到达时间、停留时间、充电顺序。

本发明方法具体步骤如下：

步骤(1)构造无线可充电传感网络WRSN充电模型；

步骤(2)删除充电路径中的无效节点，保证充电队列能够顺利执行部分充电；

步骤(3)当删除无效节点导致充电队列长度不足指定长度时，补齐队列长度，以保证整体充电效率不会下降；

步骤(4)执行部分充电策略，并为移动充电器规划到达时间、停留时间、充电顺序。