科研成果详情

本发明公开了一种基于时延受限的无线传感网中移动式能量补充方法,应用在由若干传感器节点、一个基站和一个移动节点组成的无线传感器网络中,在每一轮数据收集及充电任务完成后重新生成移动节点的访问序列,在新一轮任务中移动节点遍历所述访问序列中的节点进行数据收集及充电,所述生成移动节点的访问序列的方法包括：构建最大化充电能量消耗与移动能量消耗比值的优化目标及其限制条件；使用启发式算法获取访问序列及移动节点在访问序列中每个节点处的驻留时间。本发明的基于时延受限的无线传感网中移动式能量补充方法,通过无线充电技术来补充网络中传感器节点的能量,实现了数据收集的同时进行充电,延长了无线传感器网络的生命周期。

1.一种基于时延受限的无线传感网中移动式能量补充方法,其特征在于,应用在由若干传感器节点、一个基站和一个移动节点组成的无线传感器网络中,在每一轮数据收集及充电任务完成后重新生成移动节点的访问序列,在新一轮任务中移动节点遍历所述访问序列中的节点进行数据收集及充电,所述生成移动节点的访问序列的方法包括：构建最大化充电能量消耗与移动能量消耗比值的优化目标及其限制条件；使用启发式算法获取访问序列及移动节点在访问序列中每个节点处的驻留时间；构建的优化目标用如下方式表示： 限制条件用如下方式表示： Ei≥Emin,1≤i≤nEi+U·Ti≤Emax,1≤i≤n其中,n表示无线传感网中传感器节点的个数,ηC表示移动节点为传感器节点充电时的输出功率；ηT表示移动节点移动时输出功率；U表示实际有效充电功率,U＜ηC；Tvac表示移动节点在基站处的逗留时间；TD表示网络中传感器节点的数据交付时延；Ei表示传感器节点能量,Emin表示传感器节点有效的最低能量,Emax表示传感器节点的总能量；pi表示传感器节点i的能量消耗功率；Ti表示移动节点在传感器节点i处的驻留时间；Tm表示移动节点的移动时间；所述传感器节点i的能量消耗功率pi用如下方式表示： 其中,ρ表示传感器节点接收单位数据消耗的能量；fki表示接收数据的能耗；fij表示传感器节点i向传感器节点j发送数据的速率；fiM表示传感器节点i向移动节点M发送数据的速率；CiM表示传感器节点i发送单位数据到移动节点M消耗的能量；表示传感器节点i发送单位数据到传感器节点j消耗的能量,β1和β2为常数,Dij表示节点i与节点j的距离,α表示路径衰减系数；使用启发式算法获取访问序列及移动节点在访问序列中每个节点处的驻留时间的方法包括：将无线传感器网络分割为若干个正方形网格子区域；每个子区域组成一个簇,每个区域中心作为本区域的簇心；计算簇内传感器节点的总能量,并根据剩余能量从低到高排序,运行TSP算法得到时延限制内移动节点能访问的最大簇心集合作为候选簇；将候选簇内的所有传感器节点按剩余能量从低到高进行排序作为候选节点集,计算每个候选节点充满电需要花费的时间,作为驻留时间；在候选节点集中加入基站,运行TSP算法得到时延限制内移动节点的访问序列和在每个节点处的驻留时间。