可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由(SPR)和期望周期最短路由(EDC)算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。

无线传感网络联合充电调度及统计分析

在新型无线充电背景下,提出了一种联合充电模式,将二维区域划分为若干个圆形区域,在更为一般的假设条件下研究充电问题,建立数学模型,优化阅读器的充电路线调度,最大化充电量,并通过仿真实验验证了这种联合充电的合理性和有效性。

WRSNs中接收线圈间互感对传能的影响分析

从磁耦合谐振电路模型原理出发,理论分析了接收线圈间互感系数对接收节点能量传输效率和功率的影响,进一步分析了影响接收线圈间互感系数的影响因子,其分别为接收线圈间距离、高度和角度,并建立了3个影响因子与节点能量传输效率和功率之间的关系。分析了基于磁耦合谐振WRSNs一对二的充电过程中,当接收线圈位于同侧时,3个影响因子对接收线圈间互感系数、节点能量传输效率和功率的影响关系。结果表明两个接收线圈相对距离越近、夹角和高度越小,其间互感越大,对节点能量接收的相互抑制性越强。

能量受限的多移动设备无线充电路径规划方法

目前大部分可充电无线传感器网络中以部署单个移动充电设备居多,但单个移动充电设备的充电能力有限,例如受到充电功率、总能量等的限制,仍无法处理中、大规模的传感器网络充电任务.为了保证中大规模网络每个节点都能持续工作,引入多个移动充电设备,提出一种多移动设备充电调度方法.首先根据耗电模型,考虑移动充电设备能量有限,提出充电节点选择策略,确定最少的移动充电设备数量和每个移动充电设备需要覆盖的节点数;然后用分布式算法对每个充电周期进行路径规划.在路径规划阶段,每个移动充电设备根据节点存活时间选择待规划的节点集,并利用弹性网络进行充电路径规划.仿真结果表明,所提方法在保证网络持续运行的前提下,能够减少移动充电设备数量,且对节点能耗不同的非均匀无线传感器网络有较好的适应性.

能量受限的单移动设备无线充电调度算法

基于磁耦合谐振的多节点充电技术为解决无线传感网络的健壮性问题提供了潜在的解决方法。为了减少充电设备的移动能耗,保证充电规划的可调度性,结合磁耦合谐振的充电效率,采用蜂窝网状结构将网络分割成若干充电区域,提出了基于移动充电设备的无线传感器网络充电调度算法。由于实际的移动设备能量通常有限,在每个充电周期内综合考虑移动设备能量、节点剩余能量等,提出了自适应动态算法以自动选择k个充电区域。规划充电路径时,采用实时性较好的弹性网络算法来满足网络节点的充电需求。仿真结果表明,充电设备能量的大小会直接影响网络的总能量与最小剩余能量,算法在设备能量有限时能够最大化网络的最小能量,延长网络的生命周期。

基于全向无线充电模型的动态调度优化方法

如何延长网络寿命是无线传感网络中一个关键问题,为此提出了基于全向无线充电模型的动态调度优化方法,目标是最大化网络寿命。文章对充电小车的停止点选择进行了分析,根据全向无线充电模型的覆盖范围确定了充电小车的停止区域,再以最大化节点接收功率之和为优化目标确定每个区域内的最佳停止点。实验结果表明,所提出的方法能够延长网络寿命,与MRCR(Multi-node Renewable based on Charging Range)算法相比,可延长网络寿命约3%~113%。

基于策略梯度的WRSN公平能量补充方案

无线可充电传感网络(WRSN)中节点能耗是动态变化的,在调度移动充电器(MC)为传感器充电时,估算节点的实时能耗来计算节点的剩余生存时间十分重要。针对WRSN的问题,提出一种基于策略梯度的公平能量补充策略(PFSS),利用过往的节点能量记录对节点实时能耗进行估算,采用seq2seq结合Attention的网络结构求解待充电序列,为节点充电获得一个充电权重来评估该次充电的质量,其由MC到节点间的距离、节点等待时间和节点剩余生存时间组成,利用策略梯度对网络进行训练,从而求得具有最优充电质量的充电序列近似解,仿真结果表明,与现有的算法相比,PFSS能够有效降低网络中传感器节点失效数量、MC的移动成本和充电延迟。

WRSN中多MC协同的一对多能量补充策略

无线可充电传感网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks,WRSN)由于受到传感器有限的电池容量限制,所面临的一项重要挑战是如何调度移动充电器MC(Mobile Charger)及时为传感器进行充电,避免传感器由于能量过低而失效。然而现有的充电策略中单MC充电策略难以满足大规模WRSNs的电量需求,多MC充电策略常忽略充电的均衡性。针对WRSN中多MC协同充电问题,提出一种多MC协同的一对多能量补充策略(MTORN)。首先通过相交圆算法将网络中的传感器节点划分为若干个节点簇,MC根据节点簇的平均剩余能量以及距离划分簇的优先级,每个MC前往不同的节点簇进行一对多充电从而提高充电效率。仿真结果表明,与现有的算法相比,MTORN能够有效降低网络中传感器节点失效数量和MC的移动成本,延长网络生存时间。