[發明專利]基于模擬退火算法的無線可充電傳感網中UAV能量補償方法

有效

• 申請號: 201910317243.0
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110049500B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 劉貴云;蔣文俊;彭百豪;唐冬
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;G01C21/20;H04W4/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;林梅繁

1.基于模擬退火算法的無線可充電傳感網中UAV能量補償方法，其特征在于，將UAV作為移動通信中繼與無線能量傳輸方，將大規模無線傳感網分為多個小區域，每個小區域進行能量傳輸與信息收集的最優位置點記為路徑中的UAV錨點，作為UAV在路徑中小區域的最優駐點；根據傳感網節點能耗和UAV能量補償策略，結合差分進化優化算法確定路徑中的UAV錨點；

設UAV從當前位置轉移飛行至另一小區域的最優駐點，進行能量傳輸與信息收集這一過程中的飛行階段時間代價與UAV在最優駐點進行能量傳輸信息收集的時間關系為：

其中，表示假期時間，所述假期時間指在UAV訪問完飛行路徑中的所有圓形單元后，將在下一次訪問前在暫停點進行服務的休息期間；τ_{Cycle_n}為UAV在每次飛行路徑Cycle_n上花費的時間；

能量補償周期τ_total為：

所述UAV能量補償方法包括以下步驟：

步驟1：令溫度T＝T₀，由無規則序列隨機排列生成一個初始解X₀，計算相應的目標函數

步驟2：溫度T下移至下一個溫度值，生成解X_i；新的溫度值由衰減函數求得，定義衰減函數為：

其中是0～1的隨機數；

步驟3：對X_i進行擾動得到新解X_j；

步驟4：求解變換前后的目標函數差Δf＝f(X_j)-f(X_i)；

步驟5：以新解與當前解的目標函數差定義接受概率如下式：

步驟6：在溫度T_i下，重復L_k次擾動與接受過程，即重復L_k次步驟3與步驟4；

步驟7：判斷溫度是否到達T_f，若否，則跳轉到步驟2繼續執行；若已到達，則計算結束。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，UAV飛至每個傳感網區域駐點上對小區域內的傳感器節點的電池充電；小區域內的所有傳感器節點距最優駐點的距離都在充電范圍D之內，UAV訪問小區域的最優駐點，給小區域內傳感器節點充電。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，UAV選取幾個小區域中的最優駐點作為UAV錨點，將上一步暫停點作為起始點，以此規劃UAV的飛行路徑；UAV對大規模無線傳感網進行N次飛行路徑的能量補償之后，UAV剛好將大規模無線傳感網小區域遍歷完，且在飛行路徑上對一個無線傳感網小區域UAV只遍歷一次。