[发明专利]无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法

说明书

本发明公开了一种无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法，包括以下步骤：根据网络节点分布位置将其划分为k个区域并确定区域的充电位置；将充电位置连接为一个封闭路径，计算路径的最小时间代价、路段上的移动速度和停留时间；将充电位置点集的凸包作为初始路径；从剩余的充电位置点集中选取时间代价最小的位置点作为路径中下一个充电位置，重复此步骤直至路径中包含所有位置点；选择路径中某个充电位置作为起始点，无线充电器停留时间T1后移动到下一充电位置点，保持充电模式按步骤B得到的路段上的移动速度依次移动到路径中充电位置并在充电位置保持相应停留时间以完成对整个无线传感器网络节点的充电，采用该方法充电耗时短。

技术领域

本发明涉及充电技术领域，具体涉及一种无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法。

背景技术

建立无线传感器网络的主要目的是为了监控现实世界并为多种应用提供客观观察和依据。传统的无线传感器网络节点通常采用电池供电，而传感器节点电池容量通常很小，使得节点工作时间受限于电池容量，这成为了影响无线传感器网络实际应用的一个重大障碍。为了解决这个问题，一种研究方向集中于降低节点的能量消耗，另一个研究方向就是节点能量的补充。得益于近来无线能量传输技术的发展，一种无线可充电传感器网络出现了，与传统传感器网络的区别在于，无线可充电传感器网络采用可无线充电的电池功能。

考虑无线能量传输与传输距离的关系，距离越长，充电速率越低，无线可充电传感器网络中通常需要一个可移动充电装置来为节点充电。因为充电速率的限制，充电过程是相当耗时的，因此充电时间是影响整个无线可充电传感器网络性能的重要因素。基于上述描述，现有很多工作研究优化无线可充电传感器网络的充电时延，大部分工作采用了“移动-充电”的模型：一个充电器先移动到充电位置，再对周围的节点进行充电，这个过程直到所有的节点充电完成。采用该方式对节点进行充电，其整个充电过程耗时长。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法。

本发明通过下述技术方案实现：

无线充电器在无线传感器网络中的充电完成时间优化方法，包括以下步骤：

A、根据网络节点分布位置将其划分为k个不相重叠的区域，并确定k个区域的充电位置，其中，k为大于等于1的自然数；

B、将k个充电位置连接为一个封闭路径，计算路径的最小时间代价、路段上的移动速度和在充电位置的停留时间；

C、将充电位置点集的凸包作为初始路径；

D、从剩余的充电位置点集中选取一个时间代价最小的位置点作为路径中下一个充电位置点，重复此步骤直至路径中包含所有位置点；

E、选择路径中某个充电位置作为起始点，无线充电器停留时间T1后移动到下一充电位置点，保持充电模式按步骤B得到的路段上的移动速度依次移动到路径中充电位置并在充电位置保持相应停留时间以完成对整个无线传感器网络节点的充电。

在无线可充电传感器网络中，通常采用一个移动无线充电器在网络中移动来为传感器充电。本发明对充电时间进行优化，以缩短整个充电过程的耗时。本方案同样采用一个无线充电器为网络节点充电，所不同的是，无线充电器在移动过程中同时为节点充电，而不是必须先移动到目标位置再进行充电；其次，充电器在每个路段中的移动速度不是固定的，而是随着充电器所在位置和节点拓扑变化的；最后，通过对路径进行优化，降低了移动和充电时间。

作为优选，所述充电位置的确定方法为：

将充电速率离散化至L个固定的充电等级；

计算离散阈值、各等级上的充电速率和各等级上的充电范围；此处的充电范围是按照充电器与节点的位置距离划分的，不同距离的区域充电速率不同，对应不同的充电等级；