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代價(jià)均衡的可充電傳感網(wǎng)能量補(bǔ)給策略研究

發(fā)布時(shí)間:2021-01-24 10:03
  大規(guī)?沙潆妭鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)通常借助多個(gè)可移動(dòng)無線充電設(shè)備(Mobile Wireless Charger,MWC)滿足能量補(bǔ)給需求。然而,受MWC移動(dòng)速率、充電功率以及電池容量的限制,在確保網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)工作的情況下,制定有效的多MWC協(xié)同充電策略顯得尤為必要。本文以實(shí)現(xiàn)MWC能量的有效利用、降低節(jié)點(diǎn)的等待被充電時(shí)間為目標(biāo),從待充電節(jié)點(diǎn)選擇、充電任務(wù)分配以及充電模式優(yōu)化三個(gè)方面展開研究,主要工作和貢獻(xiàn)如下:1.為解決周期性算法的低能效性以及按需算法的不可靠性問題,本文提出一種基于剩余生存時(shí)間的待充電節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制。以最小節(jié)點(diǎn)生存周期為基準(zhǔn),建立各充電時(shí)隙與節(jié)點(diǎn)能量補(bǔ)充周期及MWC調(diào)度周期間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,確定各充電時(shí)隙的待充電節(jié)點(diǎn)集。2.為減小MWC的移動(dòng)能耗、降低節(jié)點(diǎn)的等待服務(wù)時(shí)間,本文提出一種充電軌跡均衡分配算法,分別以MWC的移動(dòng)距離和能耗作為約束,將覆蓋待充電節(jié)點(diǎn)集的TSP軌跡劃分為若干代價(jià)均衡的充電路徑。3.受MWC電池容量限制,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)的充電模式,在不改變節(jié)點(diǎn)充電頻率的前提下,調(diào)整了各節(jié)點(diǎn)的充電量,從而確保了MWC有足夠能量完成該軌跡上所有充電任務(wù)并返回基站。仿真結(jié)果表明,本... 

【文章來源】:南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】:72 頁

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

代價(jià)均衡的可充電傳感網(wǎng)能量補(bǔ)給策略研究


WRSNs模型

射頻傳輸,全向,充電技術(shù),電感耦合


無線能量傳輸?shù)姆绞缴,則利用線圈間的共振,要求無線發(fā)送器和無線接收器必須保持相同的諧振頻率以保證有效傳輸,傳輸效率較高,它能夠以“一對(duì)多”的充電模式同時(shí)給多個(gè)設(shè)備充電,為了防止不同信道間的干擾,需對(duì)特定的頻率進(jìn)行保護(hù)。。據(jù)預(yù)測(cè)[68],無線充電的市場(chǎng)份額將會(huì)繼續(xù)保持快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)在 2024 年將會(huì)達(dá)到 150 億美元左右。同時(shí),隨著無線充電技術(shù)的逐漸成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域也將逐漸拓展,可在智能手機(jī)、智能家居、智慧醫(yī)療、電動(dòng)汽車等諸多領(lǐng)域占據(jù)大放異彩。另外,無線充電技術(shù)本身在充電效率、充電距離、一對(duì)多充電以及兼容性方面也得到進(jìn)一步提升。2.1.2 無線充電技術(shù)在 WSNs 中的應(yīng)用上文介紹了無線充電技術(shù)的研究現(xiàn)狀,本節(jié)主要介紹可用于 WSNs 中的無線充電技術(shù)。如上節(jié)所述,由于電感耦合技術(shù)和定向射頻波束成形技術(shù)分別受有效距離和無線接收器尺寸的限制,不能滿足 WSNs 應(yīng)用場(chǎng)景。

路徑規(guī)劃,移動(dòng)路線,動(dòng)態(tài)軌跡,移動(dòng)軌跡


圖 2.2 基于規(guī)定軌跡的路徑規(guī)劃動(dòng)態(tài)軌跡的 MWC 路徑規(guī)劃徑下 MWC 通常不會(huì)提前預(yù)知其移動(dòng)軌跡,而是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求,動(dòng)態(tài)地決策移動(dòng)路線,是一種可控的路徑規(guī)劃方案,通常運(yùn)用于按需的充的一種路徑規(guī)劃方式是先到先服務(wù)(First-Come-First-Served,F(xiàn)CFS),也即中節(jié)點(diǎn)的先后順序確定 MWC 的移動(dòng)路徑,依次為節(jié)點(diǎn)充電。He 等[50]提出中節(jié)點(diǎn)距離當(dāng)前 MWC 位置遠(yuǎn)近,按照可搶占的最近任務(wù)優(yōu)先(Nearest-Jption, NJNP)策略對(duì)這些節(jié)點(diǎn)充電。Jiang 等[38]提出一種充電總電量高的能ximizeTotalEnergyReplenishment,MTER),按照充電效用(以較短距離補(bǔ)充低的順序依次為充電請(qǐng)求隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充電量,以提高能量補(bǔ)給總量。種能量饑餓避免的在線充電策略(Energy Starvation Avoidance Online CSAOC)總是在充電請(qǐng)求隊(duì)列中優(yōu)先選擇最快完成充電的節(jié)點(diǎn)依次對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行其他節(jié)點(diǎn)的充電延遲,保證充電的公平性。文獻(xiàn)[51]和文獻(xiàn)[43]都是通過構(gòu)建

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[9]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)變充電和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)路由算法研究[J]. 韓江洪,丁煦,石雷,韓東,魏振春.  通信學(xué)報(bào). 2012(12)
[10]在傳感器網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)造延遲限定的最大化生命周期樹[J]. 梁俊斌,王建新,陳建二.  電子學(xué)報(bào). 2010(02)

碩士論文
[1]無線可充電網(wǎng)絡(luò)中基于移動(dòng)充電源的充電規(guī)劃研究[D]. 陳飛羽.電子科技大學(xué) 2018
[2]無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)充電機(jī)制研究[D]. 劉創(chuàng).南京郵電大學(xué) 2016



本文編號(hào):2997053

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