基于无线可充电的无线传感器网络的充电策略研究

发布时间：2020-08-26 04:27

【摘要】：近几年无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)发展迅速,其在环境监测、建筑设备、动植物及人体的追踪和监控等方面都有广泛的应用。通常WSN中的传感器节点在完成监测任务的同时还要保证网络的连通性、覆盖性,而完成这些任务需要传感器节点拥有足够的能量,一般传感器节点由于体积较小能携带的电池容量有限,如何摆脱能源对WSN的限制是我们需要重视的问题。无线可充电传感器网络(WRSN,Wireless Recharging Sensor Network)配合无线充电技术以及充电规划方案,利用移动充电节点为传感器节点主动提供能量补充服务,为传感器网络的能源短缺问题提供了有效的解决途径。本文首先简要阐述了在WSN背景下对WRSN的需求,介绍了 WRSN研究现状。紧接着简要介绍了无线充电技术、各类充电装置以及几类应用于WRSN的无线充电规划方法。面对能耗不均衡的网络本文选择了按需充电规划方法以及单移动充电节点的网络模型。接着本文提出了一种以分簇为背景的网络下的WRSN按需充电规划方法。首先节点以簇为单位发送充电请求,然后移动充电装置按照距离优先级选择充电请求,接着移动充电装置以簇为单位对网络中的节点进行能量补充服务。其次,本文描述了网络中不均衡现象的普遍性以及使用单因素优先级决策充电规划方法的局限性,提出了一种基于多重优先级判定的WRSN按需充电规划方法,使用了距离和簇内紧急充电节点数目双重因素来影响下一个充电簇的决策。通过与其他方法的仿真对比,证明了在单优先级决策的网络中,本文提出的方法降低了充电延时,提升了网络性能。而在多重优先级决策的网络中,本文提出的方法提高了移动充电装置的工作效率,降低了网络开销。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【图文】：

经典,节点,节能方法,无线传感器

图１．１邋一种经典ＷＳＮ节点休系逡逑节点节能方法通常使用一些技术来降低网络上无线传感器的功耗，如缩短工逡逑作循环、减少数据驱动方法和数据流动性。这些节能方法一般会通过降低一定的逡逑网络性能来减少传感器节点在单位时间上的消耗，例如通过扩大网络延迟或者降逡逑

充电装置,问题,概念,技术

提出了多种应用于无线充电的技术：磁壀合谐振技术（ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｒｅｓｏｎａｎｔ逡逑ｃｏｕｐｌｉｎｇ）、电磁福射技术（ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｇｎｅｔｉｃ邋ｒａｄｉａｔｉｏｎ）［１９］、电感壀合技术（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ逡逑Ｃ0ｕＰｌｉｎｇ）［２Ｇ】等等，三者技术的对比见表２．１，三者具体应用见图２．１。磁耦合谐振逡逑技术具有高效率、３６０度无死角传输、高穿透性及不受环境影响等优势，吸引了逡逑各界的学者和商家。其最早是在２００７年由美国麻省理工学者Ｋｕｒｓ等人提出［２１］，逡逑２００８年Ｉｎｔｅｌ西雅图实验室在基于Ｋｕｒｓ研宄的基础上改进了实验装置，创造出一种逡逑平面型的无线充电装置。Ｋｕｒｓ等人在后续的实验中还提出了一种单对多的无线充逡逑电技术，就总体能量传输效率来说，单对多无线充电技术优于单对单无线充电技逡逑术【２２］。谢等人为验证ＷＰＴ技术在ＷＳＮ中的可行性做了大量的研宄［２３］，作者考虑逡逑了无线移动充电车（ＭＣ）定期在无线传感器网络中行驶并使用磁耦合共振充电逡逑技术为每个传感器节点充电。逡逑表２．１三种ＷＰＴ技术的比较逡逑无线充电技术逦传输功率逦传输距离逦优点逦缺点逡逑电感耦合技术逦几到几百瓦逦３－４ｍ逦实现简单，在枳有效传输距离逡逑近的距离有较短，需要传输双逡逑高的传输效率逦方精确对准逡逑电磁辐射技术最高１００ｍ瓦逦最高１０ｍ逦可以在较远的传输双方不能逡逑距离内保持高有障碍物阻挡

充电方法,周期性,移动路径

图２，１周期性充电方法逡逑移动充电节?

【参考文献】