近幾年來無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Rechargeable Sensors Networks,WRSN）受到越來越多專家學(xué)者的關(guān)注,成為當(dāng)下的一個研究熱點。WRSN打破了限制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用和發(fā)展的瓶頸,為解決傳感器節(jié)點的能量受限問題提供了新的思路。已有學(xué)者在無線能量傳輸技術(shù)的基礎(chǔ)上研究WRSN中的充電規(guī)劃方案,使用單個或多個無線可移動充電器（Wireless Mobile Charger,WMC）為傳感器節(jié)點補充能量可以有效地延長WRSN的工作時間。但目前的充電規(guī)劃中綜合考慮WRSN中傳感器節(jié)點帶有充電時間窗,使用多個能量受限的WMC為節(jié)點補充能量和按照傳感器節(jié)點需要進(jìn)行充電的研究較少。本文針對WRSN中傳感器節(jié)點能耗分布不均衡和單個WMC能量有限的情況,首先考慮在任一輪充電調(diào)度內(nèi)使用多個WMC來補充能量,設(shè)計了使用多個能量受限的WMC為帶有充電時間窗的傳感器節(jié)點進(jìn)行全覆蓋充電的問題。在滿足能量約束和傳感器節(jié)點時間窗限制的基礎(chǔ)上建立能量補充模型,并設(shè)計對應(yīng)的充電路徑構(gòu)造策略,從而得到WRSN中的全覆蓋充電規(guī)劃。其次以充電過程中行走距離、啟用的WMC數(shù)量和違背時間窗... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)??Ｆｉｇ?２．１?Ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ?Ｓｅｎｓｏｒ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ??

個無線可移動充電器的充電規(guī)劃設(shè)計，最后給出幾種算法求解充電規(guī)劃路徑。??２．１?ＷＲＳＮ體系架構(gòu)??ＷＲＳＮ的體系結(jié)構(gòu)如圖２．１所示。無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括無線可充電??傳感器節(jié)點和無線可移動充電器，其中無線可充電傳感器節(jié)點分為一般傳感器節(jié)??點和匯聚節(jié)點，這些傳感器節(jié)點與基站、充電服務(wù)站和用戶等共同構(gòu)成一個完整??的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。ＷＲＳＮ中的無線可充電傳感器節(jié)點一般由能量受限的微型干電池來??供能。在充電過程中每個無線可移動充電器通過磁耦合諧共振無線能量傳輸方式??無接觸地為傳感器節(jié)點補充能量。無線通信過程中ＷＲＳＮ中的傳感器節(jié)點對附近??監(jiān)測目標(biāo)的數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息進(jìn)行實時采集，簡單處理后按照設(shè)定的路由協(xié)議通過??單跳或多跳的方式將信息傳輸至基站或匯聚傳感器節(jié)點。此后將數(shù)據(jù)信息傳輸給??主干網(wǎng)絡(luò)，從而對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總處理，最終按照相應(yīng)的需求使用戶獲取到整??個傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息。??用戶３?｜監(jiān)１１區(qū)域Ｂ?傳感器網(wǎng)絡(luò)??Ｏ傳感器節(jié)點魯匯聚節(jié)點■監(jiān)測目標(biāo)｜無線充電＃充電器無線通信??圖２．１無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)??Ｆｉｇ?２．１?Ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ?Ｓｅｎｓｏｒ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ??典型的無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)１４２徹圖２．２所示，ＷＲＳＮ由若干個無線可充電??６??

圖２．３多個無線可移動充電器充電示意圖??Ｆｉｇ?２．３?Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ?ｍｏｂｉｌｅ?ｃｈａｒｇｉｎｇ?ｕｓｉｎｇ?ｍｕｔｉｐｌｅ?ＷＭＣｓ??圖２．３展示了在ＷＲＳＮ中使用多個無線可移動充電器獨立地負(fù)責(zé)為傳感器節(jié)點??補充能量，每個ＷＭＣ可以為相應(yīng)充電路徑上的所有傳感器節(jié)點充電，這些充電器??能夠并行處理傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能量補充任務(wù)。在ＷＲＳＮ中的多充電器的充電規(guī)劃??包括啟用的充電器的數(shù)量、每個ＷＭＣ所對應(yīng)的充電路徑、每次充電的起始時間、??每條路徑上的待充電傳感器節(jié)點、每個節(jié)點的充電時間和充電順序等。在每次充??電幵始前將充電規(guī)劃方案確定下來，每個ＷＭＣ只需要按照具體的方案要求完成充??電任務(wù)即可以使傳感器網(wǎng)絡(luò)永久工作。??２．３充電路徑求解算法??多充電器的充電規(guī)劃中每個充電器對應(yīng)著一條充電路徑，每條充電路徑上有??若干個傳感器節(jié)點，每輪充電過程中每個ＷＭＣ為充電路徑上的所有傳感器節(jié)點??補充不同的能量。對于充電路徑的求解問題可以由多旅行商問題（ｍ－ＴＳＰ）推導(dǎo)而??來，ｍ－ＴＳＰ問題己被歸入ＮＰ－ｈａｒｄ問題類，因此充電路徑問題也是ＮＰ－ｈａｒｄ問題??對于充電路徑類問題的求解方法主要分為兩種：精確算法和啟發(fā)式算法。精確算??法是通過數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法對具體的模型和問題求得最優(yōu)解，但是隨著問題的規(guī)模??呈指數(shù)增長，可能無法求得精確解。因此充電規(guī)劃路徑問題考慮使用啟發(fā)式算法??求解

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于遺傳-模擬退火的蟻群算法求解TSP問題[J]. 徐勝,馬小軍,錢海,王震宇.  計算機測量與控制. 2016(03)
[2]基于改進(jìn)遺傳模擬退火算法的WSN路徑優(yōu)化算法[J]. 吳意樂,何慶.  計算機應(yīng)用研究. 2016(10)
[3]無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中充電規(guī)劃研究進(jìn)展[J]. 胡誠,汪蕓,王輝.  軟件學(xué)報. 2016(01)
[4]基于并行模擬退火算法求解時間依賴型車輛路徑問題[J]. 穆東,王超,王勝春,周圣川.  計算機集成制造系統(tǒng). 2015(06)
[5]可充電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)鋯栴}研究[J]. 丁煦,韓江洪,石雷,夏偉,魏振春.  通信學(xué)報. 2015(01)
[6]C-MCC:無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種基于分簇的多MC協(xié)同充電策略[J]. 陳雪寒,陳志剛,張德宇,曾鋒.  小型微型計算機系統(tǒng). 2014(10)
[7]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時變充電和動態(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. 2012(12)
[8]有時間窗車輛路徑問題的混合算法[J]. 黃樟燦,蔣文霞,李書淦.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(信息與管理工程版). 2008(01)

博士論文
[1]無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中充電規(guī)劃及其可調(diào)度性研究[D]. 胡誠.東南大學(xué) 2015
[2]無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析與優(yōu)化[D]. 舒元超.浙江大學(xué) 2015
[3]無線傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與算法研究[D]. 曹向輝.浙江大學(xué) 2011

碩士論文
[1]移動充電設(shè)備能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)充電策略[D]. 徐俊逸.合肥工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：2990667