[發明專利]一種基于核心節點選擇的靜態充電基站部署方法

在審

• 申請號: 202110080186.6
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112929888A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 葉曉國;孫鴻廣
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王恒靜

1.一種基于核心節點選擇的靜態充電基站部署方法，其特征在于，包括：

(1)將無線可充電傳感器網絡抽象為二維平面上的區域，無線可充電傳感器網絡內部署若干傳感器節點；

(2)選擇第一個核心節點，所述第一個核心節點為距離二維坐標的原點位置最近的傳感器節點，并初始化j＝1；

(3)計算第j個傳感器和其他n-j個傳感器的距離，并將其從小到大排序；

(4)將當前的核心節點加入集合SS_j中，且按照排序結果，將距離不大于2D的傳感器節點加入集合SS_j中，并將SS_j集合放入區域集合U中，其中，D為充電基站的有效充電半徑；

(5)判斷該傳感器網絡中的所有節點是否都在區域集合U中，若所有節點都在區域集合U中，則執行步驟6，否則，選擇下一個核心節點，即令j＝j+1，且跳轉到步驟4，該核心節點為與上一個核心節點之間的距離最小且距離大于2D的節點；

(6)獲取區域集合U中集合SS_j的數量，每個集合SS_j中的傳感器節點作為一個小區域，在每個小區域內放置一個充電基站，并尋找區域集合U中每個子集合SS_j的最佳的充電基站位置。

2.根據權利要求1所述的基于核心節點選擇的靜態充電基站部署方法，其特征在于，所述步驟(6)中，計算區域集合U中每個子集合SS_j的最佳的充電基站位置，具體包括：

(61)定義目標函數T：

其中，(x_j,y_j)為第j個小區域的充電基站坐標，(xx_ji,yy_ji)為某個小區域內傳感器節點坐標，k為每個小區域內的傳感器節點的數量，d((x_j,y_j),(xx_ji,yy_ji))為第i個傳感器節點到第j個充電基站的距離，P_wi為傳感器節點能量消耗功率，α為傳感系數，P_r為在距離下傳感器節點接收到的充電功率；

(62)迭代求解目標函數T的最小值，即計算d((x_j,y_j),(xx_ji,yy_ji))的最大值，由于，

且

即：

其中，β為天線近場傳輸情況下Friis自由空間方程的補償參數，P₀為充電基站發射功率；

(63)計算充電基站到各個傳感器之間的物理距離乘以相對應的充電功率，總和最大的點，即對應P_r(d((x_j,y_j),(xx_ji,yy_ji)))最大值，通過在廣義費馬算法迭代過程中，把d((x_j,y_j),(xx_ji,yy_ji))帶入目標函數T中迭代計算得到的目標函數的最小值，通過計算，最佳充電基站的橫縱坐標x',y'表示為：

上式中，x,y分別為上一次迭代的橫縱坐標。

3.根據權利要求2所述的基于核心節點選擇的靜態充電基站部署方法，其特征在于，所述步驟(1)中，二維平面包含有相互垂直的X軸和Y軸，原點為O，該區域為設置在XOY軸第一象限內圓形，且該圓形相切于X軸和Y軸。

4.根據權利要求2所述的基于核心節點選擇的靜態充電基站部署方法，其特征在于，傳感系數表示為：

其中，G_s為充電基站天線增益，G_r為接收天線增益，η為整流器效益，L_p為極化損失，λ為波長。

5.根據權利要求2所述的基于核心節點選擇的靜態充電基站部署方法，其特征在于，傳感器在點(x,y)處獲得的充電功率P_r大于或等于傳感器的耗電功率P_w。