【摘要】：近年來,無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)成為研究熱點(diǎn)�，F(xiàn)有的研究主要集中在可移動的無線充電設(shè)備(WCE)的路徑規(guī)劃問題上。而針對多功能WCE(兼?zhèn)涑潆姾蛿?shù)據(jù)收集功能)的路徑規(guī)劃研究很少,一般是先根據(jù)充電需求設(shè)計(jì)WCE的行駛路徑,再考慮WCE的數(shù)據(jù)收集策略,并未同時(shí)考慮充電和數(shù)據(jù)收集對WCE路徑規(guī)劃的影響。本文同時(shí)考慮充電和數(shù)據(jù)收集對WCE路徑規(guī)劃的影響,在WCE兼?zhèn)涑潆姾蛿?shù)據(jù)收集功能的情況下,研究基于多目標(biāo)優(yōu)化的WCE路徑規(guī)劃問題。針對WCE采用一對一充電以及數(shù)據(jù)收集的場景,在WCE自身攜帶的行駛能量和充電能量是分開且有限的情況下,建立了 WCE的充電模型和數(shù)據(jù)收;集模型,提出了聯(lián)合充電和數(shù)據(jù)收集的WCE路徑規(guī)劃策略,給出了 WCE路徑規(guī)劃的設(shè)計(jì)和WCE為節(jié)點(diǎn)充電時(shí)間的確定方法,以最大化WCE總能量利用率和最小化網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延為目標(biāo)得到多目標(biāo)優(yōu)化問題,并設(shè)計(jì)了基于多目標(biāo)蟻群優(yōu)化的WCE一對一路徑規(guī)劃算法(OOP-MOACO)求解該問題。通過50組實(shí)驗(yàn)表明,OOP-MOACO算法得到的WCE總能量利用率的最高值為86.19%,在平均時(shí)延最好的情況下,OOP-MOACO算法得到的時(shí)延比NSGA-Ⅱ算法的時(shí)延縮短了 11.67%,OOP-MOACO算法求解該問題的Pareto最優(yōu)解的個(gè)數(shù)的平均值比NSGA-Ⅱ 算法增加了 38.46%。針對WCE采用一對多充電以及數(shù)據(jù)收集的場景,在WCE自身攜帶的能量同樣是分開且有限的情況下,建立了相應(yīng)的WCE充電模型和數(shù)據(jù)收集模型,結(jié)合WCE為虛擬蜂窩網(wǎng)格內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)充電所產(chǎn)生的三種情況,提出了 WCE路徑規(guī)劃策略,給出了 WCE路徑規(guī)劃的設(shè)計(jì)和基于虛擬節(jié)點(diǎn)的WCE充電時(shí)間的確定方法,同樣以最大化WCE總能量利用率和最小化網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延兩個(gè)目標(biāo)得到了多目標(biāo)優(yōu)化問題,設(shè)計(jì)了基于多目標(biāo)蟻群優(yōu)化的WCE 一對多路徑規(guī)劃算法(OMP-MOACO)對該問題進(jìn)行求解。對比實(shí)驗(yàn)表明,OMP-MOACO算法的WCE總能量利用率的最高值為93.70%,同時(shí)平均值高于NSGA-Ⅱ算法,OMP-MOACO算法得到的平均時(shí)延的最優(yōu)值要比NSGA-Ⅱ算法縮短了 5.72%,OMP-MOACO算法得到的Pareto最優(yōu)解的個(gè)數(shù)的平均值比NSGA-Ⅱ算法增加了80.95%。
【圖文】：

兩種充電路徑規(guī)劃研宄。逡逑２．１．１邋一對一充電路徑規(guī)劃逡逑一對一充電路徑規(guī)劃的模型如圖２．１所示，在ＷＲＳＮｓ中ＷＣＥ到達(dá)感器節(jié)逡逑點(diǎn)時(shí)，ＷＣＥ采用一對一充電方式為該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行能量補(bǔ)充。對于ＷＣＥ路徑規(guī)劃，逡逑如表２．１所示，現(xiàn)有的研究一般是根據(jù)ＷＣＥ與傳感器節(jié)點(diǎn)的距離以及節(jié)點(diǎn)的充電逡逑需求等約束條件尋找一條ＷＣＥ的行駛路徑，再根據(jù)該行駛路徑、ＷＣＥ自身攜帶逡逑能量的情況、目標(biāo)約束條件等設(shè)計(jì)相應(yīng)的充電策略，如節(jié)點(diǎn)剩余能量均衡化充電逡逑策略、最大化ＷＣＥ駐站時(shí)間比的充電策略等，從而確定ＷＣＥ為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)逡逑充電的時(shí)間，，使得每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量得以補(bǔ)充，延長了無線可充電傳感器網(wǎng)逡逑絡(luò)的壽命。逡逑＃邐＾逡逑｜固定基站服務(wù)站ｇ邋ＷＣＥ邋0傳感器節(jié)點(diǎn)一＞行駛路徑逡逑圖２．１邋—對一充電方式的網(wǎng)絡(luò)示意圖逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｏｎｅ邋ｔｏ邋ｏｎｅ邋ｃｈａｒｇｉｎｇ邋ｍｏｄｅ逡逑６逡逑

兩種充電路徑規(guī)劃研宄。逡逑２．１．１邋一對一充電路徑規(guī)劃逡逑一對一充電路徑規(guī)劃的模型如圖２．１所示，在ＷＲＳＮｓ中ＷＣＥ到達(dá)感器節(jié)逡逑點(diǎn)時(shí)，ＷＣＥ采用一對一充電方式為該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行能量補(bǔ)充。對于ＷＣＥ路徑規(guī)劃，逡逑如表２．１所示，現(xiàn)有的研究一般是根據(jù)ＷＣＥ與傳感器節(jié)點(diǎn)的距離以及節(jié)點(diǎn)的充電逡逑需求等約束條件尋找一條ＷＣＥ的行駛路徑，再根據(jù)該行駛路徑、ＷＣＥ自身攜帶逡逑能量的情況、目標(biāo)約束條件等設(shè)計(jì)相應(yīng)的充電策略，如節(jié)點(diǎn)剩余能量均衡化充電逡逑策略、最大化ＷＣＥ駐站時(shí)間比的充電策略等，從而確定ＷＣＥ為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)逡逑充電的時(shí)間，使得每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量得以補(bǔ)充，延長了無線可充電傳感器網(wǎng)逡逑絡(luò)的壽命。逡逑＃邐＾逡逑｜固定基站服務(wù)站ｇ邋ＷＣＥ邋0傳感器節(jié)點(diǎn)一＞行駛路徑逡逑圖２．１邋—對一充電方式的網(wǎng)絡(luò)示意圖逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｏｎｅ邋ｔｏ邋ｏｎｅ邋ｃｈａｒｇｉｎｇ邋ｍｏｄｅ逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁煦;韓江洪;石雷;夏偉;魏振春;;可充電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)鋯栴}研究[J];通信學(xué)報(bào);2015年01期

2 錢志鴻;王義君;;面向物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述[J];電子與信息學(xué)報(bào);2013年01期

本文編號：2685794