[发明专利]一种多跳无线可充电传感器网络中谐振中继器部署方法

说明书

本发明公开了一种多跳无线可充电传感器网络中谐振中继器部署方法，属于无线可充电传感器网络中节点能量补充领域。在无线可充电传感器网络中引入谐振中继器来实现对传感器节点的多跳充电，可显著地延伸移动小车的充电距离，降低节点的充电时延。本发明提出一种包括两个步骤的谐振中继器位置确定策略：第一步利用蜂窝六边形分割整个网络以保证中继器对于传感器节点的充电覆盖；第二步对中继器的位置进行优化调整以实现在保证充电覆盖条件下所需中继器数量的最小化。该策略有利于实现使用少量的谐振中继器对网络中传感器进行多跳无线充电。本发明能够以一种较低成本的方式有效解决无线传感器网络中节点的能量受限问题，实现网络的可持续性运行。

技术领域

本发明涉及一种多跳无线可充电传感器网络中谐振中继器部署方法，尤其是传感器网络的中继节点的部署方法，属于无线可充电传感器网络中节点能量补充领域。

背景技术

无线传感器网络由大量的静止或移动的传感器节点组成，传感器节点通过自组织方式构成传感器网络并通过洪泛方式将信息数据传输到基站。无线传感器网络中节点是随机部署在人类很难达到的环境中，单靠人力去更换节点携带的电池难度大且电池容量的局限性制约了网络的寿命，因此无线传感器网络的应用得到了很好的发展。

目前无线传感器网络中节点采用电池供电，受传感器节点体积较小的限制导致携带的电池容量有限，由于节点常处于失效或需要紧急充电状态，无法使网络达到永久操作的目的。因此，节点的能量补充问题是无线传感器网络达到永久寿命的主要瓶颈。

为了保障传感器网络在监测周期内达到一个永久操作的目的，网络中的传感器节点不至于耗尽能量而失效，需要采用一种有效的能量补充方法来给网络中的节点补充能量，而网络中传感器节点的耗能是有所不同的，需要设置合理的充电请求敏感度方法来降低节点充电信息的丢包率，减少节点的充电等待延迟，使网络达到可持续操作的目的。

无线可充电传感器网络中谐振中继器的引入，给网络中的传感器节点充电带来了希望和契机。通过使用一种有效的谐振中继器部署方法可以实现多跳无线能量的最优传输，延长移动充电小车的充电距离，降低节点失效率。

2012年，Liguang Xie在文献On Renewable Sensor Networks with WirelessEnergy Transfer:The Multi-Node Case.proc.of SENCON,IEEE,2012中提出在无线传感器网络中，利用正六边形蜂窝单元去分割二维平面，包含传感器节点的每个单元格位置为移动充电小车的候选停留位置，让移动充电小车周期性地访问停留位置并利用能量多跳方式给单元格内的节点补充能量，这种充电方式时隙固定，充电受到限制。

在无线可充电传感器网络中部署中继节点的位置直接影响着网络整体生存寿命。利用合理的方法部署中继节点是无线可充电传感器网络的一个重要研究问题，该研究涉及两个问题，即合理部署中继节点的位置和充电小车充电行程安排。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多跳无线可充电传感器网络中谐振中继器部署方法，能有效解决离线充电方式中由于固定时隙充电带来的限制和提高每个中继节点的充电节点覆盖率。

本发明中可充电传感器网络的谐振中继器位置确定方法是确定中继节点的位置提高充电节点覆盖率和设计充电小车采用在线充电方式中的距离优先策略给传感器节点补充能量。

本发明利用相邻正六边形来最大目标的覆盖网络中的传感器节点，对于一个中继器充电覆盖范围内有一个传感器的情况，提出利用两个传感器节点的中点位置来确定中继节点的位置，这样可以降低网络成本，提高中继节点的覆盖率。