代价均衡的可充电传感网能量补给策略研究
发布时间：2021-01-24 10:03
大规模可充电传感器网络通常借助多个可移动无线充电设备（Mobile Wireless Charger,MWC）满足能量补给需求。然而,受MWC移动速率、充电功率以及电池容量的限制,在确保网络可持续工作的情况下,制定有效的多MWC协同充电策略显得尤为必要。本文以实现MWC能量的有效利用、降低节点的等待被充电时间为目标,从待充电节点选择、充电任务分配以及充电模式优化三个方面展开研究,主要工作和贡献如下:1.为解决周期性算法的低能效性以及按需算法的不可靠性问题,本文提出一种基于剩余生存时间的待充电节点选择机制。以最小节点生存周期为基准,建立各充电时隙与节点能量补充周期及MWC调度周期间的对应关系,确定各充电时隙的待充电节点集。2.为减小MWC的移动能耗、降低节点的等待服务时间,本文提出一种充电轨迹均衡分配算法,分别以MWC的移动距离和能耗作为约束,将覆盖待充电节点集的TSP轨迹划分为若干代价均衡的充电路径。3.受MWC电池容量限制,我们设计了一种自适应的充电模式,在不改变节点充电频率的前提下,调整了各节点的充电量,从而确保了MWC有足够能量完成该轨迹上所有充电任务并返回基站。仿真结果表明,本...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WRSNs模型
无线能量传输的方式上，则利用线圈间的共振，要求无线发送器和无线接收器必须保持相同的谐振频率以保证有效传输，传输效率较高，它能够以“一对多”的充电模式同时给多个设备充电，为了防止不同信道间的干扰，需对特定的频率进行保护。。据预测[68]，无线充电的市场份额将会继续保持快速增长，预计在 2024 年将会达到 150 亿美元左右。同时，随着无线充电技术的逐渐成熟，其应用领域也将逐渐拓展，可在智能手机、智能家居、智慧医疗、电动汽车等诸多领域占据大放异彩。另外，无线充电技术本身在充电效率、充电距离、一对多充电以及兼容性方面也得到进一步提升。2.1.2 无线充电技术在 WSNs 中的应用上文介绍了无线充电技术的研究现状，本节主要介绍可用于 WSNs 中的无线充电技术。如上节所述，由于电感耦合技术和定向射频波束成形技术分别受有效距离和无线接收器尺寸的限制，不能满足 WSNs 应用场景。
图 2.2 基于规定轨迹的路径规划动态轨迹的 MWC 路径规划径下 MWC 通常不会提前预知其移动轨迹，而是根据网络中节点的请求，动态地决策移动路线，是一种可控的路径规划方案，通常运用于按需的充的一种路径规划方式是先到先服务（First-Come-First-Served，FCFS），也即中节点的先后顺序确定 MWC 的移动路径，依次为节点充电。He 等[50]提出中节点距离当前 MWC 位置远近，按照可抢占的最近任务优先（Nearest-Jption, NJNP）策略对这些节点充电。Jiang 等[38]提出一种充电总电量高的能ximizeTotalEnergyReplenishment,MTER），按照充电效用（以较短距离补充低的顺序依次为充电请求队列中的节点补充电量，以提高能量补给总量。种能量饥饿避免的在线充电策略（Energy Starvation Avoidance Online CSAOC）总是在充电请求队列中优先选择最快完成充电的节点依次对节点进行其他节点的充电延迟，保证充电的公平性。文献[51]和文献[43]都是通过构建
【参考文献】：
期刊论文
[1]大范围WRSNs的数据路由和无线充电算法[J]. 孙永辉,秦晨,王义,艾蔓桐. 控制与决策. 2018(07)
[2]无线充电设备能量受限的WRSNs周期性充电规划[J]. 陈花,魏振春,韩江洪,石雷. 电子测量与仪器学报. 2017(07)
[3]无线可充电传感器网络中能量饥饿避免的移动充电[J]. 朱金奇,冯勇,孙华志,刘明,张兆年. 软件学报. 2018(12)
[4]可充电传感网中充电总量高的能量补给策略研究[J]. 蒋婵,刘俊辰,王田,梁俊斌,李陶深. 小型微型计算机系统. 2017(04)
[5]无线传感器网络中的充电调度算法[J]. 曲立军,党鑫,武继刚. 计算机与数字工程. 2017(02)
[6]可充电传感网中移动式能量补给及数据收集策略研究[J]. 刘俊辰,梁俊斌,王田,蒋婵,李陶深. 计算机科学. 2016(10)
[7]可充电无线传感器网络动态拓扑问题研究[J]. 丁煦,韩江洪,石雷,夏伟,魏振春. 通信学报. 2015(01)
[8]C-MCC:无线可充电传感器网络中一种基于分簇的多MC协同充电策略[J]. 陈雪寒,陈志刚,张德宇,曾锋. 小型微型计算机系统. 2014(10)
[9]无线传感器网络时变充电和动态数据路由算法研究[J]. 韩江洪,丁煦,石雷,韩东,魏振春. 通信学报. 2012(12)
[10]在传感器网络中构造延迟限定的最大化生命周期树[J]. 梁俊斌,王建新,陈建二. 电子学报. 2010(02)
硕士论文
[1]无线可充电网络中基于移动充电源的充电规划研究[D]. 陈飞羽.电子科技大学 2018
[2]无线可充电传感器网络的移动充电机制研究[D]. 刘创.南京邮电大学 2016
本文编号：2997053
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
WRSNs模型
无线能量传输的方式上，则利用线圈间的共振，要求无线发送器和无线接收器必须保持相同的谐振频率以保证有效传输，传输效率较高，它能够以“一对多”的充电模式同时给多个设备充电，为了防止不同信道间的干扰，需对特定的频率进行保护。。据预测[68]，无线充电的市场份额将会继续保持快速增长，预计在 2024 年将会达到 150 亿美元左右。同时，随着无线充电技术的逐渐成熟，其应用领域也将逐渐拓展，可在智能手机、智能家居、智慧医疗、电动汽车等诸多领域占据大放异彩。另外，无线充电技术本身在充电效率、充电距离、一对多充电以及兼容性方面也得到进一步提升。2.1.2 无线充电技术在 WSNs 中的应用上文介绍了无线充电技术的研究现状，本节主要介绍可用于 WSNs 中的无线充电技术。如上节所述，由于电感耦合技术和定向射频波束成形技术分别受有效距离和无线接收器尺寸的限制，不能满足 WSNs 应用场景。
图 2.2 基于规定轨迹的路径规划动态轨迹的 MWC 路径规划径下 MWC 通常不会提前预知其移动轨迹，而是根据网络中节点的请求，动态地决策移动路线，是一种可控的路径规划方案，通常运用于按需的充的一种路径规划方式是先到先服务（First-Come-First-Served，FCFS），也即中节点的先后顺序确定 MWC 的移动路径，依次为节点充电。He 等[50]提出中节点距离当前 MWC 位置远近，按照可抢占的最近任务优先（Nearest-Jption, NJNP）策略对这些节点充电。Jiang 等[38]提出一种充电总电量高的能ximizeTotalEnergyReplenishment,MTER），按照充电效用（以较短距离补充低的顺序依次为充电请求队列中的节点补充电量，以提高能量补给总量。种能量饥饿避免的在线充电策略（Energy Starvation Avoidance Online CSAOC）总是在充电请求队列中优先选择最快完成充电的节点依次对节点进行其他节点的充电延迟，保证充电的公平性。文献[51]和文献[43]都是通过构建
【参考文献】：
期刊论文
[1]大范围WRSNs的数据路由和无线充电算法[J]. 孙永辉,秦晨,王义,艾蔓桐. 控制与决策. 2018(07)
[2]无线充电设备能量受限的WRSNs周期性充电规划[J]. 陈花,魏振春,韩江洪,石雷. 电子测量与仪器学报. 2017(07)
[3]无线可充电传感器网络中能量饥饿避免的移动充电[J]. 朱金奇,冯勇,孙华志,刘明,张兆年. 软件学报. 2018(12)
[4]可充电传感网中充电总量高的能量补给策略研究[J]. 蒋婵,刘俊辰,王田,梁俊斌,李陶深. 小型微型计算机系统. 2017(04)
[5]无线传感器网络中的充电调度算法[J]. 曲立军,党鑫,武继刚. 计算机与数字工程. 2017(02)
[6]可充电传感网中移动式能量补给及数据收集策略研究[J]. 刘俊辰,梁俊斌,王田,蒋婵,李陶深. 计算机科学. 2016(10)
[7]可充电无线传感器网络动态拓扑问题研究[J]. 丁煦,韩江洪,石雷,夏伟,魏振春. 通信学报. 2015(01)
[8]C-MCC:无线可充电传感器网络中一种基于分簇的多MC协同充电策略[J]. 陈雪寒,陈志刚,张德宇,曾锋. 小型微型计算机系统. 2014(10)
[9]无线传感器网络时变充电和动态数据路由算法研究[J]. 韩江洪,丁煦,石雷,韩东,魏振春. 通信学报. 2012(12)
[10]在传感器网络中构造延迟限定的最大化生命周期树[J]. 梁俊斌,王建新,陈建二. 电子学报. 2010(02)
硕士论文
[1]无线可充电网络中基于移动充电源的充电规划研究[D]. 陈飞羽.电子科技大学 2018
[2]无线可充电传感器网络的移动充电机制研究[D]. 刘创.南京邮电大学 2016
本文编号：2997053
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