[發明專利]一種無線傳感網絡節點的充電控制方法

在審

• 申請號: 201611042178.8
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106785131A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（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: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

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

背景技術

傳統無線傳感器網WSN(Wireless Sensor Network，無線傳感器網絡)中傳感器節點通常采用電池供電，有限的電池能量限制了傳感器網絡整體的壽命。為了延長網絡壽命提高網絡穩定性，基于無線能量收集/傳輸技術的發展，使傳感器節點能夠在網絡中收集外界環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絡稱之為無線可充電傳感器網絡(Wireless Rechargeable Sensor Network，簡稱WRSN)。

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

對于部署一個移動充電節點的無線可充電傳感器網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。

現有技術方案：

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

(2)現有技術的缺點：此技術方案采用非接觸式充電，移動充電節點移動到每個區域中心位置來給區域內所有節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點的剩余能量，節點的能量消耗速率和通信速率也是影響網絡生命期的重要因素。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種無線傳感網絡節點的充電控制方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種無線傳感網絡節點的充電控制方法，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絡WRSN模型；

步驟2：從網絡中心點出發，將WRSN模型均勻劃分為N個等分的扇形子區域S_i，其中，N為正整數；

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

步驟4：移動充電節點MC根據步驟3中的排序依次停靠各扇形子區域并充電。

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

作為本發明一種無線傳感網絡節點的充電控制方法的進一步優選方案，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絡WRSN中每個節點的位置信息；

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

作為本發明一種無線傳感網絡節點的充電控制方法的進一步優選方案，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域內部選取個數合適的代表節點；

步驟3-2，對代表節點的剩余能量進行判斷；

步驟3-3，計算每個扇形子區域的平均剩余能量；

步驟3-4，在每份扇形子區域中，定義節點剩余能量最少的為報告節點；

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點，依照緊急程度確定每個子區域充電隊列。

作為本發明一種無線傳感網絡節點的充電控制方法的進一步優選方案，所述步驟4具體包含如下步驟：

步驟4-1：移動充電節點根據接收到每個子區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點的充電路徑并遍歷不同子區域進行充電；