论文部分内容阅读
将磁耦合谐振式无线充电技术应用在无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSNs)中,形成无线可充电传感器网络(Wireless rechargeable sensor networks,WRSNs),为无线传感器网络中节点的能量问题提供了新的解决方案。在WRSNs中,移动充电设备(Mobile Charger,MC)以一对多充电方式为普通传感器节点补充能量时,根据节点的特点合理划分充电组,可提高MC的能量利用率,延长网络运行时间。本文针对一对多充电方式下的无线可充电传感器网络,在节点均匀分布和节点随机分布的网络模型下,分别进行静态充电组和动态充电组划分算法的研究,具体工作如下:针对节点均匀分布的网络模型,首先综合考虑MC发射线圈与网络中所有节点接收线圈间的距离、角度及MC充电位置,提出一种基于距离-角度的静态充电组划分算法(A Static Charge-Grouping Algorithm on the Distance and Angle between Nodes,SCGA-DAN),实现网络节点充电组划分;其次综合考虑MC发射线圈与网络中某时刻剩余能量低于阈值节点接收线圈的距离、角度及MC充电位置,提出一种基于距离-角度-剩余能量的动态充电组划分算法(A Dynamic Charge-Grouping Algorithm on the Distance and Angle between Nodes and the Residual Energy,DCGA-DANRE),实现待充电节点充电组划分。针对节点随机分布的网络模型,先在网络中找到初始MC充电位置,计算该位置充电半径范围内所有节点组成充电组的平均传能效率,在不同方向以一定步长多次移动MC充电位置可得到多个充电组,分别计算这些充电组的平均传能效率,选取效率最大的充电组作为最终充电组,直到完成网络中所有节点分组,该方法称为基于充电效率的静态充电组划分算法(A Static Charge-Grouping Algorithm on the Charging Efficiency,SCGA-CE)。对网络中某时刻剩余能量低于阈值的节点应用上述方法完成分组,称为基于充电效率-剩余能量的动态充电组划分算法(A Dynamic Charge-Grouping Algorithm on the Charging Efficiency and Residual Energy,DCGA-CERE)。与现有相关充电组划分算法比较,仿真结果表明:本文所提算法在网络死亡节点数、MC总移动距离、MC总消耗时间、MC总消耗能量、MC能量利用率指标中占优。