[發(fā)明專利]一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法

在審

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• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106785131A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 王珺;吳涵
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H04W84/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發(fā)明屬于無線可充電傳感器網(wǎng)絡能量傳輸領，尤其是一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法。

背景技術

傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)WSN(Wireless Sensor Network，無線傳感器網(wǎng)絡)中傳感器節(jié)點通常采用電池供電，有限的電池能量限制了傳感器網(wǎng)絡整體的壽命。為了延長網(wǎng)絡壽命提高網(wǎng)絡穩(wěn)定性，基于無線能量收集/傳輸技術的發(fā)展，使傳感器節(jié)點能夠在網(wǎng)絡中收集外界環(huán)境能量或者接收移動設備供能將可用能量轉換為電能給自身供電，大大延長了網(wǎng)絡的生命期。因此把采用無線能量收集/傳輸技術的無線傳感器網(wǎng)絡稱之為無線可充電傳感器網(wǎng)絡(Wireless Rechargeable Sensor Network，簡稱WRSN)。

在無線可充電傳感器網(wǎng)絡中安放一個移動充電節(jié)點WCV(Wireless Charging Vehicle，又名無線充電車)，將可充電傳感網(wǎng)劃分為N份子區(qū)域，按需地在傳感器網(wǎng)絡各個子區(qū)域內移動，為能量急需充電的傳感器節(jié)點充電，使得WRSN可以正常運行。

對于部署一個移動充電節(jié)點的無線可充電傳感器網(wǎng)絡相關充電方法的研究，主要涉及兩個方面的問題：一是如何選取移動。

現(xiàn)有技術方案：

(1)單個充電節(jié)點移動充電：基站接收無線可充電傳感器網(wǎng)絡WRSN中每個節(jié)點的位置信息；基站根據(jù)每個節(jié)點的位置信息，將WRSN劃分為正六邊形的子區(qū)域，每個區(qū)域中心到區(qū)域邊緣的最長距離為無線充電車WCV最長充電距離；基站根據(jù)每個區(qū)域中心的位置，確定WCV的初始充電路徑。當節(jié)點的剩余電量降低到請求充電閾值時發(fā)送充電請求，基站確定每個發(fā)送充電請求的節(jié)點在充電隊列中的優(yōu)先級，依次遍歷各子區(qū)域充電。

(2)現(xiàn)有技術的缺點：此技術方案采用非接觸式充電，移動充電節(jié)點移動到每個區(qū)域中心位置來給區(qū)域內所有節(jié)點進行無線非接觸式充電，非接觸式的充電效率低于接觸式充電，并且其充電時間相對較長。充電判斷閾值僅考慮了節(jié)點的剩余能量，節(jié)點的能量消耗速率和通信速率也是影響網(wǎng)絡生命期的重要因素。

發(fā)明內容

本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：

一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1：建立一個圓形無線可充電傳感網(wǎng)絡WRSN模型；

步驟2：從網(wǎng)絡中心點出發(fā)，將WRSN模型均勻劃分為N個等分的扇形子區(qū)域S_i，其中，N為正整數(shù)；

步驟3：根據(jù)節(jié)點剩余能量從低到高依次選取k_i個節(jié)點作為代表節(jié)點，根據(jù)代表節(jié)點計算出各扇形子區(qū)域的充電緊急程度，由此對各扇形子區(qū)域進行充電排序；

步驟4：移動充電節(jié)點MC根據(jù)步驟3中的排序依次停靠各扇形子區(qū)域并充電。

作為本發(fā)明一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法的進一步優(yōu)選方案，所述WRSN模型包括n個靜態(tài)傳感器節(jié)點v₁,v₂……v_n，一個移動充電節(jié)點MC，一個固定設置于網(wǎng)絡中心點的基站BS，一個設置于網(wǎng)絡中心點的專門為移動充電節(jié)點MC提供養(yǎng)護和能量自補給的場所depot。

作為本發(fā)明一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法的進一步優(yōu)選方案，所述步驟2具體包含如下步驟：

步驟2-1，基站接收無線可充電傳感器網(wǎng)絡WRSN中每個節(jié)點的位置信息；

步驟2-2，將所述無線可充電傳感網(wǎng)WRSN均勻劃分為N個扇形子區(qū)域，由于基站和停車場都放置于網(wǎng)絡中心點位置，從網(wǎng)絡中心點出發(fā)劃分成若干子區(qū)域。

作為本發(fā)明一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法的進一步優(yōu)選方案，所述步驟3具體包含如下步驟：

步驟3-1，在每個等分的圓心角子區(qū)域內部選取個數(shù)合適的代表節(jié)點；

步驟3-2，對代表節(jié)點的剩余能量進行判斷；

步驟3-3，計算每個扇形子區(qū)域的平均剩余能量；

步驟3-4，在每份扇形子區(qū)域中，定義節(jié)點剩余能量最少的為報告節(jié)點；

步驟3-5，將步驟3-4計算出的充電緊急程度告知移動充電節(jié)點，依照緊急程度確定每個子區(qū)域充電隊列。

作為本發(fā)明一種無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點的充電控制方法的進一步優(yōu)選方案，所述步驟4具體包含如下步驟：

步驟4-1：移動充電節(jié)點根據(jù)接收到每個子區(qū)域計算出的緊急程度，將其緊急程度進行排序，確定所述移動充電節(jié)點的充電路徑并遍歷不同子區(qū)域進行充電；