[发明专利]无线供能通信网络及确定其工作状态的方法、装置

说明书

本发明公开了一种无线供能通信网络，该网络使用无人机作为移动无线接入点进行无线充电和数据收集，并根据各个无线设备的位置数据进行联合优化确定无人机的飞行路径、网络实时的工作模式以及无线设备的瞬时信息传输功率，相对于传统的固定位置基站的无线供能通信网络，在满足无人机的最大速度约束和无线设备的能量收集约束的同时，提高了上行链路的共同信息吞吐量，解决了双远近效应问题，一定程度上提高了供能和通信效率。此外，本发明还提供了一种确定无线供能通信网络工作状态的方法和装置，其作用与上述无线供能通信网络的作用相对应。

技术领域

本发明涉及通信以及无线能量传输领域，特别涉及一种无线供能通信网络，以及一种确定无线供能通信网络的方法和装置。

背景技术

随着信息时代的发展，现代无线技术日益成熟，人们的生活离不开无线网络的应用。目前，为了突破电池续航能力对无线通信设备的限制，基于射频技术的无线充电技术备受瞩目。基于射频技术的无线充电技术可以为物联网低功耗设备例如射频识别标签提供方便稳定的能源。与基于电磁感应和电磁耦合的近场无线充电技术对比，基于射频的远场无线充电技术的有效范围广，收发装置简易，且可以同时对多个无线设备充电，即使这些设备是移动的或者密集部署的。

把这种基于射频的无线充电技术与现有的无线通信技术相结合，就组成了无线供能通信网络。现阶段的无线供能通信网络包括一个固定的基站以及一些的无线低功耗通信设备组成，基站通过下行链路发射射频信号对所有的无线低功耗通信设备进行无线充电，而这些设备就可以使用从下行链路获取到的能量通过上行链路的无线信息传输发送自身的信息到基站上。也就是说，基站在下行链路中是无线能量发送机而在上行链路中是无线信息接收机，无线低功耗通信设备在下行链路中是无线能量接收机而在上行链路中是无线信息发送机。

但是，由于现有的无线供能通信网络是利用一个放置在固定位置的传统基站作为无线接入点，而网络中的无线低功耗通信设备是在一定范围内随机部署的，所以不同的无线设备与基站的距离是有差异的。由于射频信号会随着距离的增大而急剧衰弱，当基站和各个无线设备之间的距离差异较大，会发生“双远近效应”，即一方面，在下行链路中距离基站比较远的无线设备只能接收到较少的能量，另一方面，这些无线设备由于距离基站较远，发送相同的信息量需要更多的能量，因此，就会导致基站从这些距离较远的无线设备上获得的信息量远远少于从其他无线设备获得的信息量，最终导致无线供能通信网络的供能和通信效率较低。

综上可见，如何解决传统的无线供能通信网络的供能和通信效率较低的问题，十分具有研究意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线供能通信网络，以及一种确定无线供能通信网络工作状态的方法和装置，用以解决传统的无线供能通信网络的供能和通信效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线供能通信网络，包括基站，多个无线设备，以及控制器，所述基站为无人机；

所述控制器预先根据各个所述无线设备的位置数据确定所述无人机在t时刻的空间坐标q(t)，所述无人机和所述无线设备k在t时刻的传输模式ρ_k(t)，以及无线设备k在t时刻向所述无人机的瞬时信息传输功率Q_k(t)，其中K为所述无线供能通信网络中所述无线设备的数量；

在所述无线供能通信网络的工作过程中，所述控制器控制所述无人机按照q(t)飞行，并获取当前飞行时刻t，根据当前飞行时刻t确定传输模式ρ_k(t)，若所述传输模式ρ_k(t)满足且则根据所述当前飞行时刻t，确定无线设备k在t的瞬时信息传输功率Q_k(t)，并控制无线设备k按照所述瞬时信息传输功率Q_k(t)向所述无人机传输信息；若所述传输模式ρ_k(t)满足ρ₀(t)＝1且则控制所述无人机按照预设能量传输功率向各个所述无线设备传输能量。