无线可充电传感网络的基站优化部署

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随着无线充电技术的发展,可充电传感网络中的无线充电问题逐渐成为了研究的热点。近年来,许多学者研究了在不同目标和模型下的无线充电问题,提出了使用移动车辆或固定基站来延长网络寿命、提高充电效益的方法。目前已经有学者对固定基站的部署问题进行了研究。在已有的研究中,全向基站只能部署在特定位置,定向基站在部署后不能改变其充电方向,因此这些研究有一定的局限性。在前人的基础上,本文详细考虑了全向充电基站和可旋转定向充电基站的特点,提出了基于全向和定向充电模型的基站优化部署方法。本文主要研究内容如下:(1)基于全向充电基站的部署问题。首先,本文对传感器节点进行了分析,将传感器与全向基站一对一的简单情况,推广到了一个传感器对应多个全向基站的复杂情况。接着,分析了全向充电基站的模型,提出了充电优先级的概念,解决了全向基站的充电功率分配问题。最后,给出了全向基站充电效用的评价方法,提出了解决问题的启发式贪心算法,并对算法的近似比进行了分析。(2)基于可旋转定向充电基站的部署问题。首先,本文根据定向基站的充电时间约束,将求解费马点的收敛算法进行了推广,得到了在给定传感器集合时,求解最佳可行基站位置的方法。接着,对传感网络中的传感器节点进行了分组,提出了寻找候选基站的定位算法。然后,证明了最小化基站个数问题是NP-hard问题,提出了传感器出现频次的概念,并分析了出现频次取不同值的情况。最后,基于传感器出现频次,提出了近似的基站选择算法。结合基站定位算法和基站选择算法,解决了定向基站的部署问题。(3)本文在DEV C++的平台上,对这些启发式算法进行了编码实现。在实验环节中,进行了大量的仿真模拟实验。实验结果证明了本文提出的算法的有效性和可行性。
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