[发明专利]一种基于DRL的WSN中单对多移动能量补充方法

权利要求书

1.一种基于DRL的WSN中单对多移动能量补充方法，其特征在于：步骤如下：

Step1：建立一个包括传感器节点，移动无线充电智能体，基站和服务站的无线传感器网络模型：在确定监测的区域内随机部署10个以上的传感器节点，按照移动无线充电智能体最大充电范围D为边长，将区域划分为若干长度的正六边形；N^S表示传感器节点构成的集合，传感器节点总数为N；Q^S表示六边形区域的集合；六边形区域的总数为Q；表示第k个六边形区域内传感器节点的集合；N_k表示第k个六边形区域内传感器节点个数；E_i表示节点i的电池容量；RE_i(t)表示节点i在时间t时的电池剩余能量；r_i表示节点i的能量消耗率；C表示服务池中的六边形区域集合；

初始时n_i表示传感器节点i，q_i表示第i个六边形区域，表示第k个六边形区域内第i个节点，基站位于二维监测平面的中心位置，移动无线充电智能体对单个传感器节点的全部输出功率也是发射功率为U_full，移动速度为v(m/s)；服务站位于监测区域左下方，初始时，移动无线充电智能体位于服务站内，即与服务站位置相同，服务站，基站，移动无线充电智能体和传感器节点之间通过网络相互通信，移动无线充电智能体能够实时定位；

Step2：基于避免移动无线充电智能体能量耗尽原则和降低传感器节点死亡率原则，设计一种称为OTMDRL的高效移动能量补充方法，该方法的工作过程是：首先在含有传感器节点的六边形区域内设置一个汇聚节点，用于统一收集六边形区域内节点感知信息和剩余能量信息，并将收集的信息发送给基站，如果六边形区域内只有一个节点，那么该节点就是汇聚节点；其次每个节点实时监测自己的能量状态，并将状态信息发送到汇聚节点，当汇聚节点计算六边形区域内所有节点全部剩余能量低于预先设定的阈值时，向移动无线充电智能体发送充电请求；移动无线充电智能体维护着一个服务池，它根据每个节点的剩余能量，能耗信息，地理位置，通过深度强化学习算法计算，基于避免移动无线充电智能体能量耗尽原则和降低传感器节点死亡率原则，从服务池中选择一个六边形区域进行充电；完成充电后，移动无线充电智能体更新一次服务池，如果服务池不为空，则继续以上步骤从服务池中选择下一个需要充电的六边形区域，如果为空，则返回服务站补充能量和维护；如此循环工作，以保证无线传感器网络的持续运行。

2.根据权利要求1所述的基于DRL的WSN中单对多移动能量补充方法，其特征在于：所述Step2中，避免移动无线充电智能体能量耗尽原则指的是：确保移动无线充电智能体在执行充电任务，不会因为自身能量耗尽而无法返回服务站补充能量；降低传感器节点死亡率原则指的是：在确保移动无线充电智能体有足够的能量补充情况下，通过智能体智能决策充电调度，进行对传感器节点进行高效的充电，保证传感器节点不因能量耗尽而死亡。