可充电传感网中充电调度策略的优化与研究

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无线可充电传感器网络(WRSN,Wireless Rechargeable Sensor Networks)近年来已引起越来越多的关注。基于强耦合磁共振的无线能量传输技术使得无线传感器网络中节点的能量补充有望变得稳定且可持续。在此背景下移动充电器的充电调度成为无线可充电传感器网络的一个重要课题。本文在研究了无线可充电传感网及其体系结构、特点、应用领域和研究现状的基础上,着重研究了可充电传感网中的移动充电调度算法,并对其理论和研究现状进行了分析,分别在小规模和大规模网络下提出了相应的移动充电调度算法,具体体现在如下三方面:(1)针对小规模的传感网,本文首先提出了一种可充电传感网的移动充电调度方法(CPEBS,Charging Period Energy Backup Supplement)。在传统的移动充电调度方法中移动充电器在补充完节点能量后就回到基站充电,且要一直等到补充完自身电量后才能继续加入传感网中进行下一次充电调度。充电调度策略CPEBS与传统的充电调度方案相比,引入了一个后备移动充电器,它能够对移动充电器处于充电期时段产生的一些待充电节点进行能量补充,从而减少失效节点,延长传感器网络生命期。(2)在高节点密度或群集节点分布的传感器网络中的移动充电调度策略中,本文通过使用单个移动充电器同时为多个传感器节点充电,设计了一种WRSN中基于多节点充电的移动充电调度策略,该方法通过在移动充电器充电邻域内选择最佳充电停留节点,可以最小化传感器节点损失数目以及最大化网络的累计充电效用增益。(3)文章通过仿真实验的验证与分析,证明了在移动充电调度策略的研究中,CPEBS方法在失效节点的数目减少上性能显著,传感器网络的生命期也得到延长。在单个移动充电器为多个传感器节点充电的调度策略中,所提出的算法综合考虑了节点间距离以及充电邻域的限制,节点的失效数目,网络的充电效用等几个指标的性能得到了提升。
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