[发明专利]基于多重阈值的最大化无线充电车利用率的方法及系统

权利要求书

1.一种最大化无线充电车利用率的方法，其特征是，包括：

建立无线传感网中各节点的数据上传路径；

基于建立的数据上传路径，计算各节点的能耗率，进而设置双重充电请求阈值；

基于设置的双重充电请求阈值构建待充电节点序列；

在无线充电车为各节点充电的过程中，将满足设定条件但尚未达到设置的双重充电请求阈值的节点补充加入待充电节点序列中；

均衡待充电节点序列中各节点的充电时间，以最小化死亡节点的数量；

其中，所述基于建立的数据上传路径，计算各节点的能耗率，进而设置双重充电请求阈值，包括：

各节点的能耗率r_i，通过以下公式获得：

其中，(e_elec+ε_ampd²)表示节点b_i在单位时间内发送数据的能耗，e_elec表示节点b_i在单位时间内接收数据的能耗，ε_amp表示通信能耗系数，d表示发送接收数据节点双方的欧式距离；p_i表示节点b_i的数据产生率，p_j表示节点b_j的数据产生率，且b_j为b_i的子节点；N_i^ch表示节点b_i的子节点总个数；

无线传感网中所有节点的平均能耗率为：

其中，N为无线传感网中所有节点总数；

将低于平均能耗率的节点的定义为低能耗节点，高于平均能耗率的节点定义为高能耗节点，低能耗节点的低能耗率为r_ι，高能耗节点的高能耗率为r_h：

其中，N_h表示高能耗节点的总个数、N_ι表示低能耗节点的总个数，r_i^h表示高能耗率节点b_i的能耗率值、r_j^ι表示低能耗率节点b_j的能耗率值；

令E_ι为低能耗节点发出充电请求的阈值，E_h为高能耗节点发出充电请求的阈值，E_ι与E_h具有如下关系：

E_ι＝(r_ι/r_h)×E_h (4)

且E_ι与E_h满足以下约束：

E_h＞W_a×r_h (5)

其中，W_a表示网络中节点等待无线充电车到来的平均时间；λ_ι表示低能耗节点的充电请求的平均到达率；λ_h表示高能耗节点的充电请求的平均到达率；T_f表示一个节点从0充至满电量E所需时间；表示无线充电车在相邻两节点间移动的平均距离；v表示无线充电车在相邻两节点间移动的移动速度；N_min表示无线充电车一轮充电中至少能服务的节点总个数；

取得同时满足公式(4)、(5)、(6)的最小E_ι与E_h值，分别作为低能耗节点发出的充电请求阈值和高能耗节点发出的充电请求阈值；

所述在无线充电车为各节点充电的过程中，将满足设定条件但尚未达到设置的双重充电请求阈值的节点补充加入待充电节点序列中，包括：

当无线充电车到达节点s_i后，考察以s_i为圆心，以R(s_i)为半径的圆形区域内的节点b_k是否可加入待充电节点序列Q，若节点b_k同时满足以下条件1-3，则将该节点按编号增补进Q中的对应位置，其中，R(s_i)取满足公式(12)的最大值：

其中，n(s_i)表示以s_i为圆心，以R(s_i)为半径的圆形区域内除s_i以外的节点个数，d(s_i,s_i+1)表示节点s_i与其当前在Q中的直接后继节点s_i+1间的欧式距离；

条件1：节点b_k为高能耗节点且满足公式(13)，或节点b_k为低能耗节点且满足公式(14)，

其中，E_r(b_k)表示节点b_k当前时刻的剩余能量；T^c(s_j)表示无线充电车为节点s_j的充电时间，T^m(s_j,s_j+1)表示无线充电车从节点s_j到s_j+1路上行驶的时间；

条件2：在b_k满足条件1的前提下，将其按编号增补进Q中的对应位置处，随后判断公式(15)是否成立；若成立，则认为b_k满足条件2，否则，b_k不满足条件2，将其从Q中删除，

其中，E_wcv表示无线充电车在每次离开基站时所携带的电量，E^m(s_i,s_i+1)表示无线充电车在当前Q中的相邻两个节点间移动的能耗，E^c(s_i)表示无线充电车为当前Q中的节点s_i所充电量；

条件3：在b_k满足条件2的前提下，判断对于每个s_j，公式(16)是否都成立，若成立，则认为b_k满足条件3，否则，b_k不满足条件3，将其从Q中删除，

T^m(s_i,b_k)+T^c(b_k)+W(s_j)≤D(s_j) (16)

其中，s_j表示在b_k加入Q之前，排在节点s_i后的任意节点；W(s_j)表示在b_k加入Q之前，节点s_j的等待被充电时间；D(s_j)表示节点s_j的充电最大容忍延迟，T^m(s_i,b_k)表示无线充电车从节点s_i到b_k路上行驶的时间，T^c(b_k)表示无线充电车为节点b_k的充电时间。