无线传感器网络能量补充策略研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuhong89332
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传统无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)由于传感器电池能量的限制,往往无法满足更加复杂恶劣场景的需求。随着各种能量供给技术的发展和成熟,采用无线能量传输技术为传感器节点进行补能的可充电无线传感网络开始发展起来。如何有效的利用这些技术,克服传统无线传感网电池能量受限的难题,长期稳定地让传感器网络工作运行,具有十分重要的意义。在多种无线能量传输技术中,磁共振无线充电技术可以为无线传感器网络提供可靠的能源,并支持多节点同时充电,这极大提升了对于充电设备能量的利用效率,有助于增加充电方案的可扩展性。本文在分析无线传感器网络的工作特点和工作模式的前提下,针对不同的应用场景,对各种能量供给技术和能量补充策略进行了对比研究,对磁共振多点无线充电技术的充电性能进行了验证分析,为提出新的补能策略奠定了基础。本文基于磁共振多点充电模型,提出了一种以最大化传感器网络寿命为目标的能量补充策略,针对单个无线充电设备周期性地为网络充电的场景,对传感器网络的寿命延长问题进行优化建模,并对问题进行求解,动态地引导能量向负载严重的节点输送。仿真结果表明,该策略有效提高了传感器网络的能量利用率,显著延长了传感器网络的寿命。为了实现传感器网络的长期稳定运行,提出了一种以最小化补能成本为目标的补能策略。该策略首先通过能量平衡条件建立数学模型,从而得到找到网络长期运行所需的最少充电设备数量。然后,将最小化补能成本建立为一个双目标的优化问题,并通过一种三步逼近算法对问题进行求解。仿真结果表明该策略能够提高对充电车能量的利用效率,有效实现传感器网络的长期稳定运行。
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