[發明專利]一種基于分時的可充式傳感網絡無線功率傳輸方法

在審

• 申請號: 202011118191.3
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112383893A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉貴云;蔣文俊;鐘曉靜;李君強;彭智敏;舒聰
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W16/18;H04W40/08;H04B7/185;H02J50/80;G06F17/15;H04W84/06;H04W84/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.一種基于分時的可充式傳感網絡無線功率傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建飛行基站輔助無線功率傳輸的傳感網系統，傳感網節點廣泛分布在任務地面；

飛行基站通過通信信道在任務周期內向傳感網節點收發信息數據，并對傳感網節點進行能量補償，得到傳感網節點接收功率；

通過縮短飛行時間求得飛行基站的最優飛行軌跡；

依據最優飛行軌跡，計算傳感網節點的數據流路由與能耗，得到傳感網節點能量耗費成本；

通過傳感網節點接收功率和傳感網節點能量耗費成本獲得傳感網節點的能量狀態特性；

根據傳感網節點的能量狀態特性，通過線性規劃方法最大限度地提高飛行基站休假時間與任務周期時間的比率，完成傳感網絡無線功率的傳輸。

2.根據權利要求1所述的一種基于分時的可充式傳感網絡無線功率傳輸方法，其特征在于，所述任務周期包括飛行持續時間和休假時間；所述飛行持續時間為飛行基站從起飛到著陸的時間，所述休假時間為飛行基站進行自身檢查和充電的時間。

3.根據權利要求1所述的一種基于分時的可充式傳感網絡無線功率傳輸方法，其特征在于，所述傳感網系統模型通過通信信道對傳感網節點進行能量補償，得到傳感網節點接收功率，具體如下：

飛行基站需要通過建立可視距離范圍內的通信信道對傳感網節點進行能量充電；計算飛行基站與傳感網節點在通信信道中的功率增益：

其中，為第k個傳感網節點的位置離飛行基站在時間t位置的距離；β₀是對應距離為d₀＝1m時的信道增益；

傳感網節點的接收功率為：

其中，P是對應距離為d₀＝1m時的信道增益；(x_k,y_k)為第k個傳感網節點的坐標位置；(x(t),y(t))為飛行基站在時間t時的坐標位置。

4.根據權利要求1所述的一種基于分時的可充式傳感網絡無線功率傳輸方法，其特征在于，所述通過縮短飛行時間求得飛行基站的最優飛行軌跡，具體為通過基于分時的模擬退火方法求得飛行基站的最優飛行軌跡。

5.根據權利要求1所述的一種基于分時的可充式傳感網絡無線功率傳輸方法，其特征在于，所述依據最優飛行軌跡，計算傳感網節點的數據流路由與能耗，得到節點能量耗費成本，具體如下：

設定數據流描述如下：

其中，f,i,j,B,R_i,N分別為數據率函數，i為傳感網節點i，j為傳感網節點j；

設定傳輸功率為C_ij·f_ij或C_iB·f_iB，

其中，C為進行能量傳輸一單元數據率的能量耗費成本，則有，傳感網節點i進行信息發送的總能量耗費成本為：

對傳感網節點i進行信息接收的總能量耗費成本建模：

其中，ρ為傳感網節點i接收一單元信息的能量耗費率；

則有，傳感網節點的能量耗費成本為：