[發(fā)明專利]基于多重閾值的最大化無線充電車?yán)寐实姆椒跋到y(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110228237.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN112803550B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃秋瑤;沙超;劉權(quán);陳肖依
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 邵斌

本發(fā)明公開了無線充電技術(shù)領(lǐng)域的一種基于多重閾值的最大化無線充電車?yán)寐实姆椒跋到y(tǒng)，能夠最大化無線充電車的能量利用率，提高綜合充電效益。包括：建立無線傳感網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上傳路徑；基于建立的數(shù)據(jù)上傳路徑，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的能耗率，進(jìn)而設(shè)置雙重充電請(qǐng)求閾值；基于設(shè)置的雙重充電請(qǐng)求閾值構(gòu)建待充電節(jié)點(diǎn)序列；在無線充電車為各節(jié)點(diǎn)充電的過程中，將滿足設(shè)定條件但尚未達(dá)到設(shè)置的雙重充電請(qǐng)求閾值的節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充加入待充電節(jié)點(diǎn)序列中；均衡待充電節(jié)點(diǎn)序列中各節(jié)點(diǎn)的充電時(shí)間，以最小化死亡節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多重閾值的最大化無線充電車?yán)寐实姆椒跋到y(tǒng)。

背景技術(shù)

無線傳感網(wǎng)(Wireless Sensor Networks，WSNs)一般由一些能量受限的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些傳感器節(jié)點(diǎn)是自組織的，他們可以是靜態(tài)的也可以是移動(dòng)的。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)配備了電池模塊、傳感模塊和通信模塊，節(jié)點(diǎn)通過感應(yīng)模塊不斷感知周圍的環(huán)境，最終感測(cè)數(shù)據(jù)通過通信模塊上傳到基站。

無線傳感網(wǎng)中傳感器節(jié)點(diǎn)的能量是有限的，這導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)無法持續(xù)永久的運(yùn)行，這也一直是無線傳感網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙。近些年，無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessRechargeable Sensor Networks,WRSNs)的提出，在一定程度上緩解了傳感器節(jié)點(diǎn)能量受限的問題，同時(shí)也極大豐富了傳感網(wǎng)的應(yīng)用。然而，在網(wǎng)絡(luò)中使用無線充電車(WirelessCharging Vehicle，WCV)為傳感器節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充能量也給車輛行駛的路徑規(guī)劃帶來了新的挑戰(zhàn)。

因此，如何有效的利用無線充電小車的電量，使其充電效率最大化，且為了讓網(wǎng)絡(luò)中的死亡節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最少，如何去規(guī)劃充電路徑以及充電的時(shí)間日益成了當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于多重閾值的最大化無線充電車?yán)寐实姆椒跋到y(tǒng)，能夠最大化無線充電車的能量利用率，提高綜合充電效益。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種最大化無線充電車?yán)寐实姆椒ǎǎ航o線傳感網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上傳路徑；基于建立的數(shù)據(jù)上傳路徑，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的能耗率，進(jìn)而設(shè)置雙重充電請(qǐng)求閾值；基于設(shè)置的雙重充電請(qǐng)求閾值構(gòu)建待充電節(jié)點(diǎn)序列；在無線充電車為各節(jié)點(diǎn)充電的過程中，將滿足設(shè)定條件但尚未達(dá)到設(shè)置的雙重充電請(qǐng)求閾值的節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充加入待充電節(jié)點(diǎn)序列中；均衡待充電節(jié)點(diǎn)序列中各節(jié)點(diǎn)的充電時(shí)間，以最小化死亡節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。

進(jìn)一步地，所述建立無線傳感網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上傳路徑，包括：令每個(gè)節(jié)點(diǎn)僅能監(jiān)測(cè)距離其最近的一個(gè)靜態(tài)監(jiān)測(cè)目標(biāo)，并設(shè)靜態(tài)監(jiān)測(cè)目標(biāo)P_i的節(jié)點(diǎn)數(shù)量為N_i；利用最小生成樹方法將監(jiān)測(cè)各靜態(tài)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)分別形成一棵數(shù)據(jù)上傳樹，選擇權(quán)重G最高的節(jié)點(diǎn)作為簇頭與基站交互；權(quán)重G通過以下方法獲得：

G＝α(e_r/e₀)+(1-α)(1/d_to-center) (1)

其中，α表示可調(diào)參數(shù)，e_r表示節(jié)點(diǎn)的剩余能量，e₀表示節(jié)點(diǎn)的初始能量；d_to-center表示節(jié)點(diǎn)與基站之間的歐氏距離。

進(jìn)一步地，所述基于建立的數(shù)據(jù)上傳路徑，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的能耗率，進(jìn)而設(shè)置雙重充電請(qǐng)求閾值，包括：各節(jié)點(diǎn)的能耗率r_i，通過以下公式獲得：