[發明專利]無線可充電傳感器網絡中一種帶檔位充電器的布置方法

有效

• 申請號: 202010212663.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111432416B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 徐佳;蔡威;徐力杰;胡蘇怡;吳思徐;周凱軍;張佳壘;魯蔚鋒
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W52/28;H04W84/18;H02J7/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種帶檔位充電器的布置方法，包括以下步驟：首先，基于帶檔位無線充電器的充電模型，提出在給定充電功率預算情況下最大化網絡整體充電效用的無線充電器布置問題；其次，利用充電功率近似和區域離散化技術，將整個2D平面劃分為功率常數子區域，通過枚舉所有檔位下的充電器，獲得了每種檔位下無線充電器的候選布置集合；最后，在所有位置和檔位組合中，繼續遴選組合布置充電器，從而達到最大化網絡整體充電效用。本發明能夠有效地布置充電器的位置及功率，使傳感器網絡的整體充電效用最大化，相比于現有技術，顯著提高了網絡整體充電效用。

技術領域

本發明涉及無線可充電傳感器網絡，尤其涉及在無線可充電傳感器網絡中的一種帶檔位充電器的布置方法。

背景技術

無線可充電傳感網中的重要問題是無線充電器的布置問題，即如何有效地布置充電器使得傳感器網絡的整體充電效用最大化。已有的工作主要考慮是充電器可布置的位置受限，如只能布置在三角形頂點或網格中的格點處，并且很少考慮充電功率約束的，其實這是很有實際意義的，有很多適用場景。比如服務提供商決定在二維(2-D)目標區域(例如校園或公園)中提供無線充電服務。根據歷史數據分析和市場調查，它可以預測潛在客戶(即可充電傳感器)的位置或軌跡信息，然后預先選擇一定數量的候選位置來放置無線充電器(可調的)。在給定功率預算的情況下，提供商希望最大程度地增加其收入。這與本發明定義的充電效用成正比。為了最大程度地提高充電效用，必須在策略上選擇適當功率水平的充電器放置在合適的位置上。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種能夠有效地布置充電器的位置及功率，使傳感器網絡的整體充電效用最大化的充電功率受限充電器的布置方法。

發明內容：無線可充電傳感器網絡中一種帶檔位充電器的布置方法，具體包括以下步驟：

(1)根據帶檔位無線充電器的充電模型，提出在給定充電功率情況下，最大化網絡整體充電效用的無線充電器布置問題；

(2)利用充電功率近似和區域離散化技術，將整個2D平面劃分為功率常數子區域，并通過枚舉所帶檔位的充電器，獲得了每種檔位下無線充電器的候選布置集合；

(3)在所有位置和檔位組合下，繼續遴選組合總充電功率不超過B下布置帶檔位無線充電器，從而達到最大網絡整體充電效用。

進一步地，所述步驟(1)具體包括以下步驟：

(11)假設有N個可充電傳感器隨機布置在一個二維區域Ω，標記為 O＝{o₁，o₂，...，o_N}，傳感器的位置都是已知的。有待布置的M個無線充電器(足夠使用)，標記為S＝{s₁，s₂，...，s_M}。每個充電器充電功率都是可以調整，有L個不同的功率檔位，可以布置在區域Ω中任何一點處。假設每個充電器覆蓋O中任意一個子集，可以覆蓋相同傳感器的充電器稱之為相鄰充電器。這意味著某個傳感器可能被多個相鄰的無線充電器同時覆蓋充電。

(12)每個充電器可以在L個不同檔位下運行。用p_i表示充電器s_i的功率，在不失一般性的前提下，定義每個充電器的功率為公式：

p_i＝h_i*p_min

其中h_i∈{1，2，...，L}是充電器s_i的可調節檔位，p_min是兩個相鄰檔位之間的恒定功率差距。

建立帶檔位的充電模型，即可充電傳感器o_j從充電器s_i接收的功率P(s_i，o_j)可以通過公式模型得到：