[發(fā)明專利]一種射頻能量捕獲無線傳感網(wǎng)能量源最少化布置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610172783.0
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105722104B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 池凱凱;林一民;李燕君;朱留栓;程珍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種射頻能量捕獲無線傳感網(wǎng)能量源最少化布置方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1.1)首先根據(jù)無線傳感網(wǎng)中N個給定位置的能夠捕獲射頻能量的傳感器節(jié)點坐標，來計算出這N個節(jié)點的最小覆蓋圓圓心；其中，N是傳感器節(jié)點總個數(shù)，N個節(jié)點的最小覆蓋圓是指覆蓋了所有N個節(jié)點且具有最小半徑的圓；

(1.2)初始化射頻能量發(fā)送源的個數(shù)K＝1；

(1.3)對于m＝1,2,…,M,做如下操作：初始化第m個粒子的初始位置對于任意i＝1,2,…,K,和為最小覆蓋圓中隨機挑出的一個點的橫坐標和縱坐標，初始化第m個粒子的初始速度矢量v_m＝0，初始化第m個粒子的最優(yōu)位置p_m為它的初始位置，即p_m←x_m；其中M表示粒子的個數(shù),其取值方式與傳統(tǒng)粒子群算法中粒子個數(shù)取值方式一樣；

(1.4)為p₁,p₂,…,p_M,分別計算出它們所對應(yīng)的捕獲功率比值，然后在它們中找出能量捕獲比值最大的p_l并且將全局最優(yōu)位置p_g設(shè)置為p_l，即p_g←p_l；所述的為位置p_m計算出它所對應(yīng)的捕獲功率比值f(p_m)包含如下操作步驟：

(1.4.1)對于i＝1,2,…,K,設(shè)置第i個能量源的橫坐標為p_m里的第2i-1個元素，設(shè)置第i個能量源的縱坐標為p_m里的第2i個元素；

(1.4.2)為每個傳感器節(jié)點n_j，j＝1,2,…,N，根據(jù)公式(1)計算節(jié)點n_j從K個射頻能量發(fā)送源捕獲的總的功率

其中η是整流效率，G_s是源天線增益，G_r是接收天線增益，L_p是極化損耗，λ是波長，d_j,i是節(jié)點n_j與第i個射頻能量發(fā)送源之間的距離，P_t是射頻能量發(fā)送源的發(fā)送功率；

(1.4.3)對于j＝1,2,…,N，根據(jù)公式(2)計算節(jié)點n_j的捕獲功率比值R_j，

其中，是節(jié)點n_j的捕獲功率需求，即節(jié)點n_j的捕獲功率必須大于等于

(1.4.4)將位置p_m所對應(yīng)的捕獲功率比值f(p_m)賦值為R₁,R₂,…,R_N中最小的值；

(1.5)執(zhí)行基于粒子群優(yōu)化的能量源位置優(yōu)化操作；

(1.6)如果全局最優(yōu)位置p_g的捕獲功率比值大于等于1，則發(fā)送源的個數(shù)K不再改變，且K個能量源的坐標為p_g中的K對坐標，并結(jié)束本方法的操作；否則K←K+1，并且回到步驟(1.3)。

2.如權(quán)利要求1所述的射頻能量捕獲無線傳感網(wǎng)能量源最少化布置方法，其特征在于：所述步驟(1.5)中，基于粒子群優(yōu)化的能量源位置優(yōu)化包含如下操作步驟：

(1.5.1)對于第m個粒子，m＝1,2,…,M,根據(jù)公式(3)更新第m個粒子的當前速度矢量v_m和位置向量x_m；

其中，r_p和r_g分別是(0,1)之間的一個隨機數(shù)，和是常數(shù)值，用來控制速度矢量v_m的更新步伐，其取值方式與傳統(tǒng)粒子群算法中的取值方式一樣；

(1.5.2)如果f(p_m)＜f(x_m)，則令p_m←x_m；如果f(p_g)＜f(x_m)，則令p_g←x_m；

(1.5.3)重復執(zhí)行Iteration_times次步驟(1.5.1)和步驟(1.5.2)，其中Iteration_times的取值取決于所能夠接受的運行時長，所能夠接受的運行時長越長，則可以將Iteration_times設(shè)置為越大的值。