无线充电技术,即无线充电器通过与可充电设备线圈的耦合,或是通过电磁波、超声波作为电能载体为可充电设备供电,免去了供电线缆的连接。因其相较于传统的有线充电方式具有无线缆、便捷、可靠安全等优点,无线充电技术受到了工业界与学术界的广泛关注。为了实现无线充电技术的大规模应用,需要部署无线充电器构成无线充电网络提供充电服务。无线充电网络为处于其中的可充电设备持续提供电力,摆脱了对电池的依赖。而如何为其中的可充电设备更好地提供充电服务,避免充电服务的浪费与缺失,是无线充电网络部署所需要解决的问题。其中,无线充电网络部署场景宏观上可分为确定性场景与非确定性场景。前者考虑确定性硬件因素和环境因素的影响,后者则兼顾考虑硬件性能和所处环境存在随机及非确定因素的影响。具体而言,分别对应如下三个研究点。首先,硬件因素方面,无线充电器与可充电设备的硬件参数差异导致充电模型的不同,从而造成部署策略的独特性。其次,环境因素方面,环境中例如障碍物的影响会造成充电功率的阻挡与改变,进而导致无线充电范围与功率接收范围的差异。最后,非确定因素例如功率抖动、可充电设备位置漂移等干扰易造成网络性能不稳定,需要提出鲁棒性部署策略应对。这些实际因素在无线充电网络的部署中需要被严格建模并考虑,才能使其提供更为有效的充电服务。本文旨在关注面向实用的无线充电网络部署问题,即研究适应各场景各方面因素影响下的部署策略,针对现有研究工作对于硬件方面有向充电模型的不足、环境方面障碍物考虑的缺失、鲁棒性方面研究的大量空白,进行充电模型建模并提出近似算法,以达到更优的无线充电网络部署,具体贡献如下:1.研究了硬件相关无线充电网络实用部署策略,即在无线充电器与可充电设备同时配备定向天线时,其中可充电设备位置固定、朝向均匀分布,部署充电器位置并确定天线朝向,使得无线充电网络总体的充电服务最优化。具体而言,本文首先根据实验提出了有向充电器与有向可充电设备的充电模型。之后采用区域划分技术并进行分段常数近似,将非线性充电功率以及充电能效期望转化为分段线性。进而通过有限策略提取,将连续搜索空间转变为一个有限离散的搜索空间,且无性能损失。最后证明了问题的子模性,并提出了一个1-1/e-ε近似算法解决该问题。同时讨论了异构充电器部署问题。通过仿真和实际实验对理论结果进行了验证,证明所提出方案的有效性。硬件相关因素的研究为其他方面研究奠定了基础,提出了最基本的充电模型。2.研究了环境相关无线充电网络实用部署策略,即基于硬件相关部署策略研究的基础上,研究环境中存在障碍物,且具有充电遮挡效应时,如何进行无线充电器位置部署及天线朝向选择,使得无线充电网络提供更优的充电服务。具体而言,本文首先根据充电器实际的充电遮挡效应,提出实际情形下的有向充电模型,并结合障碍物形成充电盲区。之后根据充电器的不同类型多次划分区域并进行功率近似,形成多版本的可行几何子区域。提出实际情形下的优势覆盖集提取算法,将无限的解空间规约到有限的候选策略集,并证明得到该问题的子模性,提出了1/2-ε近似比算法,并给出分布式算法。最后实施仿真和实际实验验证了所提出算法的有效性。环境相关因素部署策略的研究进一步扩展了硬件相关因素的研究,并为非确定因素即鲁棒性相关研究提供了确定性场景下充电服务性能的保障。3.研究了鲁棒无线充电网络实用部署策略,即研究可充电设备可不受控制地在一定范围内漂移,且充电功率抖动时,如何调度无线充电器天线朝向使得无线充电网络提供更优的充电服务。具体而言,为合理建模非确定因素,本文首先将充电功率建模为随机变量,进而通过区域离散化划分充电区域并进行随机变量近似。之后对充电器的朝向进行离散化处理,将无限连续的搜索空间转变为有限离散的,并限制住性能误差。最后证明得到问题的子模性,提出1/2-ε的近似算法。仿真和实际实验结果表明了所提出算法的有效性。鲁棒性部署策略为无线充电网络对抗非确定因素干扰提供了可能,为无线充电网络的部署不论硬件还是环境因素方面影响均带来强有力的性能保障。