[發(fā)明專利]一種面向無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資源分配方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910040605.6
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109890048A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許海濤;楊利峰;段瑞豐;林福宏;周賢偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W52/02;H04W52/10;H04W52/24;H04W52/34;H04W72/04;H04W4/70;H04W16/22;H04W84/18
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種面向無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資源分配方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)和混合接入點(diǎn)的最優(yōu)功率控制。所述方法包括：確定無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中混合接入點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)的能量函數(shù)；確定混合接入點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)函數(shù)，其中，混合接入點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為最小化混合接入點(diǎn)的效用，傳感器節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為在能量傳遞和信息傳輸期間最小化傳輸成本；根據(jù)確定的能量函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)，將能量變化作為系統(tǒng)狀態(tài)，通過動態(tài)規(guī)劃理論和大數(shù)定理確定基于傳感器節(jié)點(diǎn)和混合接入點(diǎn)的平均場控制的最優(yōu)解，得到信息傳輸和能量傳遞的最優(yōu)功率策略。本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，特別是指一種面向無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資源分配方法及裝置。

背景技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)作為人與物之間聯(lián)系的主要模式，已被用于物流后端、構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境以及學(xué)術(shù)研究。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人們可以輕松訪問和控制傳感器生成的信息，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，由于傳感器的工作時間總是電池受限設(shè)備，因此，傳感器面臨的主要問題之一是能效和消耗問題。

現(xiàn)有技術(shù)中，還無法有效實(shí)現(xiàn)無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中最優(yōu)功率控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種面向無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資源分配方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無法實(shí)現(xiàn)無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中最優(yōu)功率控制的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種面向無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資源分配方法，包括：

確定無線供電物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中混合接入點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)的能量函數(shù)；

確定混合接入點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)函數(shù)，其中，混合接入點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為最小化混合接入點(diǎn)的效用，傳感器節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)為在能量傳遞和信息傳輸期間最小化傳輸成本；

根據(jù)確定的能量函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)，將能量變化作為系統(tǒng)狀態(tài)，通過動態(tài)規(guī)劃理論和大數(shù)定理確定基于傳感器節(jié)點(diǎn)和混合接入點(diǎn)的平均場控制的最優(yōu)解，得到信息傳輸和能量傳遞的最優(yōu)功率策略。

進(jìn)一步地，每個無線傳感器配有可充電電池；

每個傳感器節(jié)點(diǎn)從混合接入點(diǎn)獲取能量存儲在可充電電池中，并利用從混合接入點(diǎn)獲取到的能量將信息上傳到混合接入點(diǎn)。

進(jìn)一步地，混合接入點(diǎn)的能量函數(shù)表示為：

dx₀(t)＝[α₀x₀(t)+β₀p₀(t)]dt

其中，α₀x₀(t)表示系統(tǒng)消耗帶走的能量；α₀表示對于混合接入點(diǎn)，由系統(tǒng)消耗引起的隨機(jī)能量衰減系數(shù)；x₀(t)表示混合接入點(diǎn)的能量水平；β₀表示能量傳遞的隨機(jī)效率系數(shù)；p₀表示能量傳遞功率；t表示時刻。

進(jìn)一步地，系統(tǒng)消耗帶走的能量表示為：

α₀x₀(t)＝(P_HC+P_RF+P_RP)δ₀

其中，P_HC表示硬件電路的消耗，P_RF表示射頻模塊的消耗，P_RP表示混合接入點(diǎn)與控制器交換的數(shù)據(jù)包的功耗，δ₀表示能量傳遞的持續(xù)時間。

進(jìn)一步地，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量函數(shù)表示為：