[发明专利]一种无线传感网络节点的充电控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线可充电传感器网络能量传输领，尤其是一种无线传感网络节点的充电控制方法。

背景技术

传统无线传感器网WSN(Wireless Sensor Network，无线传感器网络)中传感器节点通常采用电池供电，有限的电池能量限制了传感器网络整体的寿命。为了延长网络寿命提高网络稳定性，基于无线能量收集/传输技术的发展，使传感器节点能够在网络中收集外界环境能量或者接收移动设备供能将可用能量转换为电能给自身供电，大大延长了网络的生命期。因此把采用无线能量收集/传输技术的无线传感器网络称之为无线可充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Network，简称WRSN)。

在无线可充电传感器网络中安放一个移动充电节点WCV(Wireless Charging Vehicle，又名无线充电车)，将可充电传感网划分为N份子区域，按需地在传感器网络各个子区域内移动，为能量急需充电的传感器节点充电，使得WRSN可以正常运行。

对于部署一个移动充电节点的无线可充电传感器网络相关充电方法的研究，主要涉及两个方面的问题：一是如何选取移动。

现有技术方案：

(1)单个充电节点移动充电：基站接收无线可充电传感器网络WRSN中每个节点的位置信息；基站根据每个节点的位置信息，将WRSN划分为正六边形的子区域，每个区域中心到区域边缘的最长距离为无线充电车WCV最长充电距离；基站根据每个区域中心的位置，确定WCV的初始充电路径。当节点的剩余电量降低到请求充电阈值时发送充电请求，基站确定每个发送充电请求的节点在充电队列中的优先级，依次遍历各子区域充电。

(2)现有技术的缺点：此技术方案采用非接触式充电，移动充电节点移动到每个区域中心位置来给区域内所有节点进行无线非接触式充电，非接触式的充电效率低于接触式充电，并且其充电时间相对较长。充电判断阈值仅考虑了节点的剩余能量，节点的能量消耗速率和通信速率也是影响网络生命期的重要因素。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种无线传感网络节点的充电控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种无线传感网络节点的充电控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1：建立一个圆形无线可充电传感网络WRSN模型；

步骤2：从网络中心点出发，将WRSN模型均匀划分为N个等分的扇形子区域S_i，其中，N为正整数；

步骤3：根据节点剩余能量从低到高依次选取k_i个节点作为代表节点，根据代表节点计算出各扇形子区域的充电紧急程度，由此对各扇形子区域进行充电排序；

步骤4：移动充电节点MC根据步骤3中的排序依次停靠各扇形子区域并充电。

作为本发明一种无线传感网络节点的充电控制方法的进一步优选方案，所述WRSN模型包括n个静态传感器节点v₁,v₂……v_n，一个移动充电节点MC，一个固定设置于网络中心点的基站BS，一个设置于网络中心点的专门为移动充电节点MC提供养护和能量自补给的场所depot。

作为本发明一种无线传感网络节点的充电控制方法的进一步优选方案，所述步骤2具体包含如下步骤：

步骤2-1，基站接收无线可充电传感器网络WRSN中每个节点的位置信息；

步骤2-2，将所述无线可充电传感网WRSN均匀划分为N个扇形子区域，由于基站和停车场都放置于网络中心点位置，从网络中心点出发划分成若干子区域。

作为本发明一种无线传感网络节点的充电控制方法的进一步优选方案，所述步骤3具体包含如下步骤：

步骤3-1，在每个等分的圆心角子区域内部选取个数合适的代表节点；

步骤3-2，对代表节点的剩余能量进行判断；

步骤3-3，计算每个扇形子区域的平均剩余能量；

步骤3-4，在每份扇形子区域中，定义节点剩余能量最少的为报告节点；

步骤3-5，将步骤3-4计算出的充电紧急程度告知移动充电节点，依照紧急程度确定每个子区域充电队列。

作为本发明一种无线传感网络节点的充电控制方法的进一步优选方案，所述步骤4具体包含如下步骤：

步骤4-1：移动充电节点根据接收到每个子区域计算出的紧急程度，将其紧急程度进行排序，确定所述移动充电节点的充电路径并遍历不同子区域进行充电；