[发明专利]一种无线可充电传感网络的充电方法及系统

说明书

本发明提供了一种无线可充电传感网络的充电方法及系统，所述方法包括当存在无线可充电传感器节点电量小于电量阈值，根据无线可充电传感器节点的剩余生命时间确定充电遍历路径并对其进行充电，在充电过程中选择无线可充电传感器节点到基站或移动供电和数据收集载具中代价值较低的路径进行数据传输。本发明提供的技术方案能够很好解决无线可充电传感网络中由于能量不均出现的能量空洞问题，能够提高无线可充电传感网络的续航能力，保证无线可充电传感器的正常运行。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，具体讲涉及一种无线可充电传感网络的充电方法。

背景技术

无线传感器网络是由无线可充电传感器节点、基站和移动供电和数据收集载具组成的传感器网络；在其运作过程中通常由在无线传感器网络中的移动充电载具通过电感耦合技术、电磁辐射技术及磁耦合谐振技术等无线供能技术为节点补充能量，具有很好的续航性能，且为监测系统在恶劣环境中工作创造了条件。

随着近年来无线传感器网络的迅猛发展，无线传感器网络广泛应用于军事、交通、环境监控、医疗卫生等多个领域，而这些监测任务，都要求传感器网络有较高的续航性能。为了保证传感器网络能够持续高效的工作，需要对无线传感器网络的能量进行研究和优化。如何解决无线可充电传感网络能量不均衡的“能量空洞”问题，是目前国内外学者研究的热门课题。

发明内容

本发明提供了一种无线可充电传感网络的充电方法及系统，其目的是为了解决无线传感器网络中，由于每个无线传感器节点的能量不均衡而造成的能量空洞问题。

本发明的技术方案如下：

一种无线可充电传感网络的充电方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据无线可充电传感器节点的剩余生命时间确定所述无线可充电传感器节点的充电遍历路径；

逐个对所述充电遍历路径上的无线可充电传感器节点进行充电；

其中，当对所述充电遍历路径上的无线可充电传感器节点进行充电时，根据无线可充电传感器节点到基站或移动供电和数据收集载具的代价值最低路径进行数据传输，当未对所述充电遍历路径上的无线可充电传感器节点进行充电时，根据无线可充电传感器节点到基站的代价值最低路径进行数据传输。

进一步的，所述根据无线可充电传感器节点的剩余生命时间确定所述无线可充电传感器节点的充电遍历路径，包括：

根据所有无线可充电传感器节点的待充电紧迫度θ_i对所有无线可充电传感器节点降序排列，并将服务站放在降序排列序列的首位，构成集合N″；

在集合N″中选取前m个元素，利用TSP问题相关算法获取所述前m个元素对应的哈密尔顿回路的长度，并通过二分搜索规则调整m值，直至找到一个哈密尔顿回路最长但不超过预设的路径上限的哈密尔顿回路；

将所述哈密尔顿回路作为充电遍历路径；

其中，按下式确定无线可充电传感器节点i的待充电紧迫度θ_i：

其中，为无线可充电传感器节点i的剩余生命时间；T_max为全部无线可充电传感器节点的剩余生命时间中的最大值；bi为无线可充电传感器节点i当前的剩余电量，为无线可充电传感器节点i的平均功率。

进一步的，所述根据无线可充电传感器节点到基站的代价值最低路径进行数据传输，包括：

判断无线可充电传感器节点i与基站的距离是否大于节点最大通信距离R，若否，则无线可充电传感器节点i与基站直连的路径为代价值最低路径；若是，则以链路代价值为权重，根据Dijkstra算法获取无线可充电传感器节点i到基站的代价值最低路径；