[发明专利]一种受控与机会混合式无线充电方法

权利要求书

1.一种受控与机会混合式无线充电方法，其特征在于，其具体方方法为：

在巷道侧壁上安装有N个无线可充电节点，巷道中每隔一定距离部署有一个固定充电站(Stationary Charger，SC)，其中SC负责为移动充电装置(Mobile Charger，MC)充电，每个检修工携带有一个便携式充电装置，因此一个检修工就是一个机会MC，假定MC(若无特殊说明，MC泛指受控MC或机会MC，受控MC指携带便携式充电装置的矿工，机会MC指受控充电模式中的MC)的充电半径为r_ch，通信半径为r_co，且有r_ch≤r_co；其中，机会MC可通过在SC处充电和电池交换的方式补充能量；

不失一般性，假定检修工按照区域1-5的顺序进行检修，当检修工到达一个区域(比如区域2)后，检修工对该区域内的待检修设备进行检修，在检修过程中，将有一定数量的矿山物联网(Mine Internet of Things,MIoT)节点位于机会MC的充电半径r_ch内，它们可以通过机会充电的方式从机会MC处获得能量，从机会MC的移动路径看，当检修工在检修区域之间移动的时候，其移动路径将会形成一种逻辑环形结构，在检修工对某个检修区域中的待检修设备进行检修的时候，待检修设备与该检修区域形成一种分支结构，检修设备附近的MIoT节点则作为待检修的分支，最终将形成以检修区域为环、待检修设备与MIoT节点为分支的环形与树形混合结构；

不失一般性，假定第i个检修区域P_i,i＝1,…,m中有n_i个待检修设备和o_i个待充电节点，当检修工检修1#待检修设备时，第1、8、9号节点处于检修工所携带的机会MC的充电半径r_ch内，然后可为它们提供充电服务。

2.根据权利要求1所述的一种受控与机会混合式无线充电方法，其特征在于：某个待充电节点(比如Node_k,k∈[1,N])从MC接收到的功率P_r(k)可表示为：

其中，α＝G_MCG_r(k)ηλ²P_MC/[L_p(4π)²]，G_MC和G_r(k)分别是MC和Node_k的天线增益，η是整流效率，P_MC是MC的发射功率，L_p是极化损耗，λ为充电信号波长，d_k是MC与Node_k间的距离，β是用于修正Friis自由空间方程在短距传输时的参数；

假定MC为Node_k充电的时间为那么Node_k所充得的电量为：

MIoT节点只要处于MC的充电范围，便可从MC获得能量，因此MC在移动过程中也可为沿途节点充电(简称为移动充电)，假定MC在巷道中线运动，S_k即为节点Node_k，O为S_k在MC所在竖直平面(垂直于巷道中线的平面)的投影，那么|OS_i|＝w/2，其中w为巷道宽度，假定MC从左向右运动，MC与Node_k之间的实时距离为d_i，点M为MC的充电波束刚能覆盖Node_k时MC所在位置，此时d_i为充电半径，即d_i＝r_ch，当运动到M’时，MC的充电波束刚好不能覆盖Node_k，此时的d_i也满足d_i＝r_ch，在此过程中，令MC的充电波束始终指向Node_k，因此一直能够为Node_k充电，显然，d_i随着MC的运动先减小和增大，当运动到O点时达到极小值|OS_i|；

假定MC的移动速度为v，是MC从点M运动到点O过程中为Node_k所充的电量，则为从M运动到O所需的时间，为MC从点O运动到点M’过程中为Node_k所充的电量，则是从O运动到M’所需的时间，显然有MC在从M运动到M’能够为Node_k所充的电量可表示为：

若机会MC为Node_k充得的电量无法满足Node_k的能量需求，则需继续调度受控MC为其充电，在需要区分的时候，将受控MC和机会MC的改写为和改写为和改写为和

若受控MC运动到O点时，为Node_k所充的电量仍然无法满足节点需要，受控MC就查看自己的调度路径，判断是否需要继续向前运动。