本发明专利技术公开了一种面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法及系统，所述方法包括如下步骤：首先，根据无线可充电传感网的属性信息、每个感知节点的属性信息和移动充电车的属性信息，将无线可充电传感网进行初始分环；若初始分环结果中移动充电车的任务量不均衡，则进行二次分环；其次，基站调度服务于各环的移动充电车，开始第一轮能量补给任务，然后获取各环感知节点的能耗率，并计算出各环的充电请求阈值；随后，基站调度服务于各环的移动充电车从第二个充电轮次开始进行周期充电。本发明专利技术能够保持感知节点能量的周期性变化，避免其死亡，让网络能够持久稳定地运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线可充电传感网领域，具体涉及一种面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法及系统。
技术介绍
1、无线传感网(wireless sensor networks，wsns)是由部署在空间中的无线传感器感知节点组成的网络，这些感知节点通过无线通信相互连接，用于监测、收集和传输环境中的信息，在环境监测、军事侦察等多个领域发挥着重要作用。无线可充电传感网(wirelessrechargeable sensor networks，wrsns)是一种特殊类型的无线传感网，其中的传感器感知节点具有可充电电池，使得感知节点在能量消耗后能够通过充电来恢复能量。由于无线可充电传感感知节点通常使用电池等能量有限的能源，因此如何延长感知节点寿命一直是一个研究热点。
2、在本领域，常使用无线充电车为感知节点补充能量，当一个无线充电车无法承担所有感知节点的充电任务时，往往采用多个无线充电车来为感知节点充电。然而，现有技术中有很多都限定了所服务网络区域的形状，无法适应更一般化的网络区域。而且有很多技术给移动充电车的任务分配不均衡，这导致了部分移动充电车任务量的过多或过少。任务量过多，移动充电车无法在一个周期内服务完其待充电队列中的全部感知节点，使部分感知节点无法被及时补给，导致感知节点死亡；任务量过少，移动充电车空闲时间过长，资源闲置，降低了资源利用率。
3、因此，如何去适应形状更一般化的网络区域，如何去均衡移动充电车的任务分配并规划出适合的充电路径，降低感知节点死亡率，提高能量利用率，日益成为了当前研究的重点。</p>4、亟需一种新的面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法及系统。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的不足，本专利技术提出一种面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法及系统。根据无线可充电传感网的属性信息、每个感知节点的属性信息和移动充电车的属性信息，将无线可充电传感网进行初始分环；基于最终分环结果，基站进行调度服务。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术提供一种面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法，包括：
4、首先，根据无线可充电传感网的属性信息、每个感知节点的属性信息和移动充电车的属性信息，将无线可充电传感网进行初始分环；
5、其次，若初始分环结果中移动充电车的任务量不均衡，则进行二次分环，否则沿用初始分环结果，得到最终分环结果；
6、再次，基于最终分环结果，基站调度服务于各环的移动充电车，开始第一轮能量补给任务；
7、最后，基站获取各环感知节点的能耗率，计算出各环的充电请求阈值，调度服务于各环的移动充电车从第二个充电轮次开始进行周期充电。
8、进一步地，所述无线可充电传感网的属性信息包括：
9、一片任意形状无障碍物无线可充电传感网，基站(base station，记为bs)位于无线可充电传感网网络中心，且具备向全网广播的能力；定义整个无线可充电传感网的范围为smax，其面积记为amax；
10、将网络由内而外划分环，将第i个环记为li，最大的环数记为m，1≤i≤m；将第i个环外侧边界围成的区域称为si，si的面积记为ai，每一个si的形状均与smax相似，且中心位置相同，并令sm＝smax；
11、进一步地，所述每个感知节点的属性信息包括：
12、网络中随机均匀部署着n个同构的感知节点，记为s，感知节点具备感知、通信、计算能力，且位置可知，并配置了基于磁耦合谐振的无线充电线圈，用于接收移动充电车对其的无线能量补给，所有感知节点的电池最大容量均为e0，且初始时均为满电量；第i层环中的感知节点数量记为ni；
13、进一步地，所述移动充电车的属性信息包括：
14、为每层环分配一个具备磁耦合谐振方式无线能量传输能力和无线数据收发能力且可随时知晓自身位置坐标的移动充电车；
15、emc代表一个移动充电车的所能携带的最大电量，em(i)代表给第i层环中的所有感知节点充电一轮移动充电车移动消耗的能量，ec(i)代表给第i层环中的所有感知节点充电一轮移动充电车给感知节点充电消耗的能量。
16、进一步地，所述将无线可充电传感网进行初始分环，包括：
17、s101，初始化i＝1，m＝1，flag＝0，其中，flag是判断当前分环方案是否需要进行“二次分环”的布尔值，flag＝0表示不需要进行“二次分环”，flag＝1表示需要进行“二次分环”；
18、s102，确定ni，随后计算最小的“能覆盖大于等于ni个感知节点的环”作为li。若网络中尚未划分进环的感知节点数量小于ni，令lm＝smax-si-1，且令m＝i，nm为尚未划分进环的感知节点数量，计算em(m)和ec(m)，初始分环结束，转s201，否则继续执行s103；
19、s103，将li的面积扩大5％的值储存在临时变量ltemp中，若ltemp的外侧边界超出网络边界，令lm＝smax-si-1，且令m＝i，nm为尚未划分进环的感知节点数量，计算em(m)和ec(m)，初始分环结束，转s201，否则计算em(i)和ec(i)，并继续执行s104；每次将面积扩大5％是基于计算精度和时间开销的综合考量，若选择大于5％的扩大比率，则每次扩大的面积过大，计算精度降低，导致方法的实现结果较差；若选择小于5％的扩大比率，则每次扩大的面积过小，需要进行较多次数的计算，增大了方法的时间开销，综上考虑，选择5％作为每一次面积扩大的比率。
20、s104，若满足em(i)+ec(i)≤emc，则将li更新为临时变量ltemp的值，转s103，否则更新ni为此时li覆盖的感知节点数量，并继续执行s105；
21、s105，若i等于m-1且flag等于1，则令lm＝smax-si-1，且令nm为尚未划分进环的感知节点数量，结束分环，得到最终分环结果，否则i＝i+1，转s102。
22、进一步地，考虑到最外环第m环lm可能服务的感知节点较少，会造成各环所属的移动充电车任务量不均衡的情况，故在初步确定每一环后判断是否进行“二次分环”。所述若初始分环结果中移动充电车的任务量不均衡，则进行二次分环，否则沿用初始分环结果，得到最终分环结果，包括：
23、s201，令ω代表“给第m环中感知节点充电消耗的能量和移动充电车移动消耗的能量”占“移动充电车所能携带的最大电量”的比例；ω的表达式为：
24、
25、s202，若ω≥60％，则分环结束；若ω<60％，令flag＝1，进行二次分环，以均衡各环能耗。令μ为均衡后的移动充电车能量消耗百分比，μ的表达式为：
26、
27、s203，令i＝1，emc＝μ×emc，转s102。
28、进一步地，ni的取值由以下公式给出：
29、
30、其中，e为本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，所述无线可充电传感网的属性信息包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，所述将无线可充电传感网进行初始分环，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S2具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3具体包括如下步骤：定义充电停止阈值δ：当任一感知节点电池的电量达到或超过δ时，移动充电车将停止给该感知节点充电并离开去给下一个感知节点充电，δ即被称为充电停止阈值；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4具体包括如下步骤：定义第i层环的充电请求阈值θi：当第i层环能耗率最高感知节点电量下降到θi时，该感知节点将向移动充电车发送充电请求，θi即被称为第i层环的充电请求阈值；θi的表达式为：
7.一种面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度系统，其特征在于：
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现如权利要求7中所述的面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法中的步骤。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求7中所述的面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法中的步骤。
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【技术特征摘要】
1.一种面向无线可充电传感网的分环及移动充电车调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中，所述无线可充电传感网的属性信息包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中，所述将无线可充电传感网进行初始分环，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s2具体包括如下步骤：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s3具体包括如下步骤：定义充电停止阈值δ：当任一感知节点电池的电量达到或超过δ时，移动充电车将停止给该感知节点充电并离开去给下一个感知节点充电，δ即被称为充电停止阈值；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4具体包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘家玮，沙超，王悦，王静雯，丁可欣，赖文馥，黄松江，叶枫，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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