基于效用最大化的无线可充电传感器网络有向充电调度方案

针对当前无线可充电传感器网络(WRSNs)一对一移动充电方式存在充电效率低、定向充电模型缺乏问题,该文提出了一种基于充电效用最大化(MUC)的一对多有向充电调度方案。方案首先筛选网络中充电增益最大的有向覆盖子集;然后根据有向覆盖子集确定充电锚点,并进而规划充电器的移动路径;最后在满足移动充电器能量和充电周期约束条件下优化移动充电器的充电时间。实验结果表明,该方案与平均能量充电(AEC)、固定能量充电(FEC)相比,充电效率分别提高了13.7%和32.7%;与最多节点覆盖(MNC)、最大平均增益覆盖(MAGC)子集筛选方案相比,充电效率分别提高了4.4%和35.9%;同时在网络饿死节点数目上与MNC,MAGC方案相比也显著降低。

多天线无线充电器的安全布置研究

多天线无线充电器的安全布置问题(SPINNER)涉及给定一组无线可充电设备和一组无线充电器,每个充电器都配备了多根有向天线,需确定其功率水平和策略(包括充电器的位置和天线方向),以最大化整体充电效用,并确保目标区域内任意位置均满足电磁辐射安全约束。文中考虑了两种场景,分别是具有给定位置集的多天线无线充电器的安全布置(SPINNER-G)和具有任意点的多天线无线充电器的安全布置(SPINNER-A)。首先,采用分段常数函数近似非线性充电功率函数,并将二维区域划分为有限数量的子区域,使得无限的电磁辐射安全约束减少为有限个。然后,针对SPINNER-G,提出了一种最大覆盖集提取方法,以限制无线充电器的方向。针对SPINNER-A,构造了最大相交情况,以限制充电器的位置和方向。文中提出了两种基于线性规划的贪心方案,分别求解SPINNER-G和SPINNER-A,近似比均为1/2-ε。仿真结果表明,所提算法在充电效用方面相比3种对比算法至少提高了54.2%。

一种高效有向无线充电器的布置算法

传统的传感器节点通常采用电池供电,有限的电池能量限制了传感器网络整体的寿命.无线能量传输技术可将能量以无线方式从充电器发送至传感器,从而可以彻底解决这一问题.无线可充电传感网中的一个重要问题是无线充电器的布置问题,即,如何有效地布置充电器,使得传感器网络的整体充电效用最大化.已有的工作主要考虑的是全向充电器的布置问题,且充电器可布置的位置受限,如只能布置在三角形顶点或网格中的格点处,因此具有相当的局限性.首次考虑了有向充电器的一般布置问题,即,充电器充电区域为扇形,并且充电器可布置在区域内任何位置处,其朝向可任意调节.另外,首次基于实测数据建立了有向充电器的充电模型,并提出一系列创新方法将问题进行转化,设计了一种近似比为(1-1/e)/(1+ε)的高效算法——CDG(charger deployment-greedy)算法来解决这一问题.仿真实验结果说明了CDG算法的有效性.与其他提出的两种随机算法相比,CDG算法的性能分别提升了将近300%和100%.