[发明专利]一种基于成本最小化的空洞缓解移动充电方法及系统

说明书

本发明公开了无线充电技术领域的一种基于成本最小化的空洞缓解移动充电方法及系统，包括：将发出充电请求的节点加入请求充电服务池，按编号由小到大排序；筛选请求充电服务池中的节点来构建充电候选集；对未能加入充电候选集的阻塞节点进行挽救，若挽救成功，则将其按编号加入充电候选集；沿着充电候选集中的各节点所构建的路径移动并依次为各节点进行充电；当收到新的节点发出的充电请求时，判断是否可加入本轮充电所对应的充电候选集；若可以，则将其按对应的节点编号由小到大顺序加入，若不可以，则将此节点的充电请求留待下一轮处理。达到充电成本和移动成本之间的平衡，使得死亡节点数最少，降低了充电总成本，实现死亡节点数最少化。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种基于成本最小化的空洞缓解移动充电方法及系统。

背景技术

无线传感网(Wireless Sensor Networks,WSNs)作为信息获取的重要渠道得到广泛的关注，但随着网络规模的日益壮大，网络中能量空洞的问题也日益突出。针对该问题，有能量收集、优化路由、压缩融合数据和无线充电等解决方案，前三种解决方案存在各自的局限性，而无线充电技术的引进通过及时补充传感器节点的能量，在很大程度上缓解了能量空洞问题。而这其中，如何提升WCV(无线充电小车，Wireless Charging Vehicle)的能量利用率和网络的生命期更是研究的热点，合理的路径规划方案能够使得网络持久运行下去。现有技术中都是基于接触式充电的TSP问题来进行优化，这意味着WCV需移动至各节点所在位置处为其充电，这虽然保证了充电效率，但同时意味着WCV的移动距离较长，可能会导致部分节点因无法及时被充电而失效。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于成本最小化的空洞缓解移动充电方法及系统，达到充电成本和移动成本之间的平衡，使得死亡节点数最少，尽可能降低了充电总成本和实现死亡节点数最少化。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种空洞缓解移动充电方法，包括：将发出充电请求的节点加入请求充电服务池，按编号由小到大排序；筛选请求充电服务池中的节点来构建充电候选集；对未能加入充电候选集的阻塞节点进行挽救，若挽救成功，则将其按编号由小到大加入充电候选集；沿着充电候选集中的各节点所构建的路径移动并依次为各节点进行充电；当收到新的节点发出的充电请求时，判断是否可将该请求加入本轮充电所对应的充电候选集；若可以，则将其按对应的节点编号由小到大顺序加入，若不可以，则将此节点的充电请求留待下一轮处理。

进一步地，所述编号是各节点在TSP路径中分配得到的，其分配方法包括：设网络的长和宽分别为M和L，基站位于网络中心；网络中节点随机均匀部署，节点总数为N，每个节点初始能量为E且自身位置已知，WCV初始停留在基站；构造包含网络内所有节点的一条路径—TSP路径，并且沿TSP路径为每个节点分配一个编号，编号集合为{π₀,π₁,π₂......π_N}，记π_i为TSP路径上第i个节点，其中基站为π₀，编号大小有π_iπ_i+1。

进一步地，所述筛选请求充电服务池中的节点来构建充电候选集，包括：

计算请求充电服务池内各节点的最大充电容忍延迟具体为：

其中，为第i个节点在t时刻的剩余能量，为第i个节点的能耗率，为第i个节点发出充电请求的时刻，t为当前时刻；

计算请求充电服务池内各节点的充电等待时间具体为：

其中，为WCV从基站移动到第1个节点充电位置的所需时间，为WCV从第k-1个节点充电位置移动到第k个节点充电位置的所需时间，为WCV给第k-1个节点充至满电量所需的时间；