[發明專利]一種無線充電傳感器網絡系統中移動機器人的充電方法

有效

• 申請號: 201610375933.8
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN105896672B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 韓光潔;林輝;廖艷艷;符鵬;楊璇
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;H01M10/44;H04W84/18
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所32225
• 代理人: 孫彬

技術領域

本發明涉及一種無線充電傳感器網絡系統中移動機器人的充電方法，屬于傳感器網絡技術領域。

背景技術

近年來，WSN(Wireless Sensor Networks,無線傳感網)在不斷的應用在許多領域，尤其在工業監控中，應用十分廣泛.

由于傳感器節點能量受限，使得節點在應用中的無法實現持續性監測，本發明，采用移動機器人搭載無線電能傳輸裝置，根據系統中的路徑規劃算法，以及能量管理算法，對網絡中的節點進行充電，在充電過程中為提高充電效率，引入了節點能量消耗模型，對節點的能量消耗進行預測，得到節點在充電過程中的飽和值，從而降低了移動機器人在充電過程中的能量消耗。

然而單個移動機器人可以充電的節點數是有限的，采用了多個移動機器人根據區域劃分同時對傳感器節點充電的方法。

經過現有文獻檢索，相關文獻如下：

Jae-O Kim,Chanwoo Moon于2015年在“International Journal of Advanced Robotic System”發表論文“A Vision-based Wireless Charging System for Robot Trophallaxis”提出了一種，采用輪式機器人，搭載無線電能接收裝置，對機器人充電方法。

Melike Erol-Kantarci,Hussein T.Mouftah于2012年在“IEEE Wireless Communication--Recent Advances In wireless Technologies for Smart Grid”中提出一種采用無線充電小車對傳感器節點充電的方法，使得傳感器節點在電網數據采集中，持續性更強。

Liang He，Peng Cheng在“Mobile-to-Mobile Energy Replenishment in Mission-Critical Robotic Sensor Networks”中提出了，采用無線充電方法，對移動無線傳感網中的移動機器人動態充電的方法。

發明內容

本發明提出采用移動機器人搭載無線充電裝置，根據充電算法得到的移動路徑，對傳感器節點進行充電，從而解決無線傳感網中，傳感器節點過快死亡的問題。

為實現以上目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種無線充電傳感器網絡系統中移動機器人的充電方法，包括如下步驟：

(1)、首先構建無線傳感器網絡系統，所述系統中包括多個充電點的基站，具有無線電能接收裝置傳感器節點，以及有無線充電功能的移動機器人；根據傳感器發送到基站的信息，對所有傳感器節點建立能量消耗模型，同時根據傳感器節點相對基站的位置，傳感器節點能量消耗的速度，傳感器節點在網絡中的優先級，以及傳感器節點的剩余電量，對傳感器節點的充電優先級進行評級得到優先級列表；

(2)、其次根據傳感器節點的分布情況，以及單個移動機器人可負責充電的節點數，劃分出不同的充電區域；

(3)、最后根據步驟(1)中得到優先級列表，生成待充電節點列表，并根據列表中節點的位置，生成一個封閉路徑，移動機器人根據生成的封閉路徑，對傳感器節點進行充電。

上述步驟(1)中的能量消耗模型建立如下：

由無線傳感器網絡中的節點集合(N₁，N₂，N₃，…)一起構成了傳感器網絡，基站開始接收無線傳感器網絡中的節點的信息，每個節點的發送到基站的信息為一個信息報，信息報由(N，C，B，L，T)組成，N代表節點編號，C代表采集的環境數據，B代表節點的剩余電量，L代表節點距離基站的相對位置，T代表發送時間戳；

根據無線傳感器網絡中T₁時刻到T₂時刻的能量消耗速度V，

得到在系統中所有節點的能量消耗速度，每分鐘刷新一次，得到系統中所有節點能量消耗模型。

上述步驟(1)中的節點的充電優先級的評級如下：

基站根據無線傳感器網絡中的節點在組網時發回的消息鏈，得到網絡拓撲圖，根據網絡中的拓撲結構，處于網絡拓撲終端的節點優先級最低，與該節點建立的路由連接越多，節點的優先級越高，從而獲得每個節點的優先級P，得到節點的充電特征分析集(L，P，B，V)。

上述步驟(2)中充電區域的劃分按照以下步驟進行：