[發明專利]一種無線可充電傳感器網絡中充電節點的調度方法

有效

• 申請號: 201910312933.7
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110175693B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 肖碩;黃珍珍;陳曦;李天旭
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06;G06F18/23213
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種無線可充電傳感器網絡中充電節點的調度方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

S1：構建網絡模型，使得移動充電節點MC用于移動的能量消耗達到最小；

S1.1：構建網絡模型G＝(V,E),V表示所有傳感器節點和充電節點的集合，E表示所有邊的集合，一個傳感器節點對另一個傳感器節點發送或接受數據的方向稱為一條邊，當MC用于移動的能量消耗達到最小時，模型表示如下：

式中，n表示網絡中傳感器節點數量，m表示MC數量，a表示第a個MC，i表示第i個傳感器節點，j表示第j個傳感器節點，c_ij表示MC沿邊E_ij移動所消耗的能量，表示邊E_ij是否被第a個MC訪問過，若訪問過，則為1，否則為0；

S1.2：根據限制條件計算表達式(1)，使MC用于移動的能量消耗達到最小，限制條件表達式(2)-(7)如下：

式中，k表示第k個傳感器節點，x_ik表示邊E_ik是否被MC訪問過，x_kj表示邊E_kj是否被MC訪問過；

式中，d_i表示傳感器節點i的能量需求，表示MC能夠存儲的能量上限，表示傳感器節點i的剩余能量，表示第a個MC的剩余能量，y_ia表示傳感器節點i是否被第a個MC訪問過，若訪問過，則y_ia為1，否則為0；

t_i≤L_i?(5)

式中，t_i表示MC到達傳感器節點i的時間，L_i表示傳感器節點i的存活時間，即傳感器節點i的剩余能量使用時間；

y_ia∈{0,1}(7)

S2：根據步驟S1構建的模型，結合局部網絡知識水平算法LNK，將LNK算法分為協同階段和充電階段；

S3：在LNK協同階段，對傳感器網絡進行區域劃分，使每個MC負責一個區域，并使每個傳感器節點不可以被多個MC訪問，得到每個區域中的虛擬質心節點，即每個MC在該區域中的初始位置；

S4：在LNK充電階段，MC根據傳感器節點能量狀況以及MC與傳感器節點之間的距離，選擇充電路徑，并依次對傳感器節點進行充電；

S4.1：MC根據權重Q_ij決定需要充電的傳感器節點，權重Q_ij最小的傳感器節點i被最先選擇進行充電；權重Q_ij表示如下：

式中，α為權重系數，d_ij表示傳感器節點i距離編號為j的MC的距離；當α＝1時，MC忽略區域內傳感器節點的能量狀況，選擇與它距離最短的傳感器節點進行充電；當α＝0時，MC忽略區域內傳感器節點的距離因素，選擇區域內能量最低的傳感器節點進行充電；

S4.2：設置權重系數α，滿足式(5)的要求，使傳感器節點i正常通信；

式中，表示傳感器節點能夠存儲的能量上限，表示傳感器節點i的剩余能量；α根據傳感器節點i的能量信息進行自適應的改變。

2.根據權利要求1所述的一種無線可充電傳感器網絡中充電節點的調度方法，其特征在于：步驟S3中，在LNK協同階段，選用k-means聚類算法對傳感器網絡進行區域劃分，通過k-means算法獲取傳感器節點距離質心的平方和的最小值，得到每個區域中的虛擬質心節點。