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无线传感器网络作为一个新技术有着广阔的应用前景。但是传感器网络中的传感器节点一般采用电池供电,可以使用的电量非常有限,而且对于有成千上万节点的无线传感器网络来说,电池的更换非常困难,甚至是不可能的。因此有限的能量限制了无线传感器网络的稳定性、寿命、应用范围,成为制约无线传感器网络发展的主要因素。更好地解决能量有限的问题不仅可以延长传感器网络的寿命,并且可以使传感器网络支持更加复杂的协议来提高网络的性能。
目前解决该问题的方法包括了节能算法和协议,以及环境能量采集。无线传感器网络各层次和方面的节能协议只能在一定程度上延长网络的寿命,无法从根本上解决能量有限的问题。而通过采集环境中的能量为网络中的传感器提供能量的方法,受到环境条件的限制往往不能提供足够的能量。因此无线传感器网络有待提出一种能够有效解决传感器节点供电问题的方法。
感应能量传输已是一种有广泛应用的成熟的无线能量传输技术。在传统的无线传感器网络中加入若干可移动的充电节点,利用感应能量传输技术在需要时为传感器节点电磁感应充电将可以解决传感器网络能量有限的问题。但要在地理范围大、节点数目多的传感器网络中及时有效地控制充电节点为传感器节点电磁感应充电,就需要完善的充电算法。
本文针对这一问题,提出了区域巡逻充电算法(RPC)、区域询问充电算法(RIC)和考虑距离能量的充电算法(DEC)三种充电算法。这三种算法分别以最简单的不考虑网络当前能量情况的巡逻,对能量情况进行预测,对能量情况实时询问及在传感器节点电量低时主动请求的方法,不断改进充电算法。本文用仿真程序模拟了各个算法的运行,在充电节点移动距离、传感器节点充电延迟、传感器节点充电前平均死亡时间、充电控制需要的消息量、充电节点分布的平均程度等方面比较了各个算法的表现。
最后,我们对整个研究工作进行了总结,提出了进一步的工作。