检索结果-内蒙古大学图书馆

软件学报 2018年第12期29卷 3868-3885页

作者：朱金奇冯勇孙华志刘明张兆年天津师范大学计算机与信息工程学院天津300387 电子科技大学计算机科学与工程学院四川成都611731 昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650504

无线可充电传感器网络(wireless rechargeable sensor networks,简称WRSN)中,如何调度移动充电器(mobile charger,简称MC),在充电过程中及时为传感器节点补充能量,尽量避免节点能量饥饿的同时降低MC充电代价及节点平均充电延迟,成为无... 详细信息

无线可充电传感器网络(wireless rechargeable sensor networks,简称WRSN)中,如何调度移动充电器(mobile charger,简称MC),在充电过程中及时为传感器节点补充能量,尽量避免节点能量饥饿的同时降低MC充电代价及节点平均充电延迟,成为无线充电问题的研究挑战.大多数现有WRSN充电策略或是不能适应实际环境中传感器节点能量消耗的动态性和多样性,或是没有充分考虑节点及时充电问题和MC对充电响应的公平性,导致节点由于能量饥饿失效和充电策略性能下降.当网络中请求充电的节点数量较多时,节点能量饥饿现象尤为明显.为此,研究了WRSN中移动充电的能量饥饿问题,提出了能量饥饿避免的在线充电策略(energy starvation avoidance online chargings cheme,简称ESAOC).首先,根据各节点能量消耗的历史统计和实时值计算当前能量消耗率.接着,在调度MC时,根据当前能量消耗率计算各请求充电节点的最大充电容忍延迟和当某节点被选为下一充电节点时各节点的最短充电等待时间,通过比较这两个值,始终选择使其他待充电节点饥饿数量最少的节点作为充电候选节点以尽量避免节点陷入能量饥饿.仿真分析表明:与现有几种在线充电策略相比,ESAOC不仅能有效解决节点的能量饥饿问题,同时具有较低的充电延迟和充电代价.

关键词：无线可充电传感器网络移动充电饥饿避免节点失效

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无线可充电传感器网络中充电规划研究进展

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软件学报 2016年第1期27卷 72-95页

作者：胡诚汪芸王辉计算机网络和信息集成教育部重点实验室(东南大学) 江苏南京211189 东南大学计算机科学与工程学院江苏南京211189

传感器网络作为当代信息获取的重要手段之一,受到各国各界的广泛关注.在传感器网络中,能量问题一直是限制其广泛应用的重要约束和挑战.由于无线充电技术和智能移动节点的发展,使得综合使用这两种技术能够彻底解决传感器网络中的能量问题... 详细信息

传感器网络作为当代信息获取的重要手段之一,受到各国各界的广泛关注.在传感器网络中,能量问题一直是限制其广泛应用的重要约束和挑战.由于无线充电技术和智能移动节点的发展,使得综合使用这两种技术能够彻底解决传感器网络中的能量问题.这类采用无线充电方案的传感器网络称为无线可充电传感器网络.其中,充电规划影响无线可充电传感器网络在解决能量问题时的成本和效果,因此成为研究的热点.综述了最近几年无线可充电传感器网络研究中充电规划设计,从软、硬件层面的6个不同维度对这些方案进行分类概述和对比分析,总结在不同应用场景下进行充电规划设计的一般性思路,并通过3个实例进行演示,验证该设计思路的易用性和实用性.

关键词：无线可充电传感器网络移动充电节点服务站节点充电规划充电方案

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无线可充电传感器网络中固定充电器的部署策略

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通信学报 2017年第A01期38卷 156-164页

作者：何灏陈永锐易卫东李鸣中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100041

无线可充电传感器网络(WRSN)的传统充电器部署方式覆盖所有区域,而所提方法的基本思想是覆盖所有节点的位置。建立了充电器到最远节点距离的数学模型,分析了节点个数与最小充电半径数学期望之间的关系,提出一种充电器部署策略:根据区域... 详细信息

无线可充电传感器网络(WRSN)的传统充电器部署方式覆盖所有区域,而所提方法的基本思想是覆盖所有节点的位置。建立了充电器到最远节点距离的数学模型,分析了节点个数与最小充电半径数学期望之间的关系,提出一种充电器部署策略:根据区域内需要充电的节点的位置,采用最小覆盖圆(SEC)方法,通过欧式投递男孩算法寻找充电器的最优位置。该方法能够减小充电半径,降低最小发射功率,节省平均充电能耗。实验结果显示,区域中节点出现的位置越少,节约的能耗越多。

关键词：无线可充电传感器网络充电器部署策略发射能耗节约无线射频识别

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无线可充电传感器网络的充电效用优化研究

无线可充电传感器网络的充电效用优化研究

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作者：戴海鹏南京大学

学位级别：博士

在传统的无线传感器网络中,传感器节点一般采用电池供电,而有限的电池能量限制了传感器节点的使用寿命,从而影响整个传感器网络的生存周期。基于无线电能传输技术的传感器网络内部节点能将充电器发出的射频能量转化成直流电能为其供电,... 详细信息

在传统的无线传感器网络中,传感器节点一般采用电池供电,而有限的电池能量限制了传感器节点的使用寿命,从而影响整个传感器网络的生存周期。基于无线电能传输技术的传感器网络内部节点能将充电器发出的射频能量转化成直流电能为其供电,有效缓解了网络寿命受限问题,受到了学术界和工业界的广泛重视。经过近几年的飞速发展,无线可充电传感器网络已被广泛用于环境监测、医疗护理和智能电网等多个领域。充电效用优化问题关注的是如何为充电器制定合理的充电方案及对传感器节点做合理的调度,使得充电器充电开销降低,节点工作性能优化或网络整体性能提升等等。它是无线可充电传感器网络中最基本、最重要的问题之一。现有工作往往忽视了充电过程中电磁辐射带来的危害,采用了不尽合理的充电模型,对充电场景有较多理想化的假设,对某些特殊场景关注不够,因此很多现有结果很难用在具体的应用场合中,或难以得到期望的工作性能。基于这个思想,本文结合国际上最新科研成果,考虑了电磁辐射的安全性,使用了更为实际的充电模型,同时研究了各种实际场景下充电效用优化问题。本文的主要贡献有如下几个方面:1.针对安全充电下功率不可调充电效用最大化问题,提出了一个集中式近似最优算法。设计了一系列新方法来将问题转换为两个经典的问题,即多维0/1背包问题和Fermat-Weber问题。这些方法包括约束转换和削减,有界电磁辐射方程近似,区域离散化和扩张以及一个改进的Fermat-Weber算法。然后提出了一个能够证明优于当电磁辐射阈值Rt放松至(1-∈)Rt时对应问题最优解的近似最优算法。2.针对安全充电下功率可调充电效用最大化问题,提出了一个分布式近似最优算法。提出了一种区域离散化技术将问题转化为传统的线性规划问题。设计了一种分布式冗余约束条件削减算法以尽可能减少约束条件数量,从而降低线性规划问题计算量。然后提出了一个近似比为(1-∈)的分布式算法。3.针对充电效用最大化有向充电器布置问题,提出了一个近似算法。设计了两种新颖的方法,即区域离散化和覆盖支配集抽取,并在此基础上提出了一个高效的布置算法PARA。通过理论分析证明,PARA能达到(1-1/e)/(1+∈)近似比。4.针对移动节点能量供应质量问题,证明了一维和二维情况下单个和多个充电器存在时能量供应质量的上下界。引入了一种新的度量-能量供应质量,通过模拟物理中的流提出了一种新颖的方法-流模式分析-来辅助理论分析。在此基础上,通过理论推导得到了一维情况下单个充电器能量供应质量的紧上界和紧下界,以及一维和二维情况下多个充电器能量供应质量的紧下界和松上界。5.针对随机事件监测质量最大化问题,提出了一个高效的近似算法。首先为简化分析,忽略移动充电器巡游时间和耗能,将问题转换为受两个拟阵约束的单调子模函数最大化问题,从而得到一个近似算法。在此基础上,重新将充电器巡游时间和耗能纳入考虑,得到原始问题的近似算法。6.针对移动充电器数目最小化问题,提出了一个高效的近似算法。将问题形式化为带一个线性约束和一个非线性约束的优化问题。设计了一个新颖方法将两个约束近似处理为一个常数约束,然后利用DVRP经典理论加以解决,最终得到一个近似比算法。最后对全文进行了总结,并讨论了进一步的研究工作。

关键词：无线可充电传感器网络充电效用优化理论充电安全有向充电移动充电充电器部署

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无线可充电传感器网络中的充电路径优化

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小型微型计算机系统 2021年第10期42卷 2167-2172页

作者：王茜崔志华王丽芳太原科技大学计算机科学与技术学院太原030024

在无线可充电传感器网络中,多充电小车路径规划是根据成本目标规划出最优充电路径的全局优化问题.针对该问题,仅仅考虑路径距离是不全面的.因此,本文提出将路径距离、充电时间和车辆成本组合为新的成本目标模型.同时,对于求解路径问题,... 详细信息

在无线可充电传感器网络中,多充电小车路径规划是根据成本目标规划出最优充电路径的全局优化问题.针对该问题,仅仅考虑路径距离是不全面的.因此,本文提出将路径距离、充电时间和车辆成本组合为新的成本目标模型.同时,对于求解路径问题,采用改进的鸽群算法和遗传算法混合的方式求解.在鸽群算法中引入遗传算法的交叉变异操作,改善了最优解的质量,并且提出了基于自适应惯性权重的速度更新公式,以加快全局搜索的收敛速度.仿真实验表明,算法的混合克服了自身算法的不足.并且,改进后的混合算法实际充电成本更低.

关键词：无线可充电传感器网络遗传算法改进的鸽群算法算法混合路线规划

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无线可充电传感器网络高效在线充电算法

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计算机应用与软件 2019年第2期36卷 180-188页

作者：陈辉邓玉莲史雯隽武继刚广东工业大学广东广州510006 天津工业大学天津300387

在无线可充电传感器网络中,传感器节点的电池寿命是决定整个传感器网络生命周期的重要因素之一,而移动充电车可有效地为传感器节点提供电量补给。在动态请求(On-Demand)的无线可充电传感器网络中,研究充电车移动耗能和充电周期内总电量... 详细信息

在无线可充电传感器网络中,传感器节点的电池寿命是决定整个传感器网络生命周期的重要因素之一,而移动充电车可有效地为传感器节点提供电量补给。在动态请求(On-Demand)的无线可充电传感器网络中,研究充电车移动耗能和充电周期内总电量两个约束条件下的充电传感器数量最大化问题。针对该问题建立非线性整型数学模型,并提出一个基于贪心策略的在线算法。该算法在每个充电周期内,充电车依次选择距离最近的传感器节点进行充电。基于聚类思想,提出另一个在线算法。该在线聚类算法利用解决旅行商问题的最小生成树算法,使得充电车在每一个类中的充电路径构成一条回路的同时,减少移动耗能。实验结果表明,在线贪心算法、在线聚类算法得出的充电传感器数量分别占充电请求总数的67%与76%。

关键词：无线可充电传感器网络最大充电传感器数充电车移动耗能充电周期总电量在线算法

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无线可充电传感器网络中充电规划及其可调度性研究

无线可充电传感器网络中充电规划及其可调度性研究

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作者：胡诚东南大学

学位级别：博士

无线传感器网络是21世纪信息获取最重要、最基本的技术之一,具有重大的实际应用背景和战略研究价值。然而由于传感器节点体积较小,携带的能量有限,并且传感器网络中普遍存在能耗不均衡现象,因此能量问题成为当前传感器网络实际部署和应... 详细信息

无线传感器网络是21世纪信息获取最重要、最基本的技术之一,具有重大的实际应用背景和战略研究价值。然而由于传感器节点体积较小,携带的能量有限,并且传感器网络中普遍存在能耗不均衡现象,因此能量问题成为当前传感器网络实际部署和应用所要克服的最重要的难题之一。无线可充电传感器网络解决方案能够缓解乃至消除无线传感器网络的能量瓶颈。已有研究工作利用单个或多个高能量储备的移动充电节点(MC, Mobile Charger)为各传感器节点实施近距离无线充电来保证传感器节点的存活,而MC可以在一个服务站节点(S, service Station)更新自身能量。这种方案具有高可控性、高可预测性及高效率,并且从理论上能够彻底解决无线传感器网络的能量问题,因此受到广泛关注和深入研究。其中,充电规划是最核心和最基本的研究问题之一,优化的充电规划能够利用最少的资源获得最高的网络效用。充电规划的相关算法和思路还可以用于设计服务分发、物流运输等受限资源的调度问题,具有广泛的应用基础。本论文从无线可充电传感器网络中充电规划可调度性判定问题入手,研究基于单MC和多MC的充电规划设计,在保证可靠充电服务的条件下,最小化充电系统的总代价。本论文的主要工作和贡献包括：(1)提出充电规划可调度性的概念,并提出判定充电规划可调度的充分条件和必要条件。充电规划的可调度性是指给定充电系统的硬件配置,是否能够让.MC根据某个充电方案进行充电,使得传感器网络达到目标生命期。在设计MC的充电方案之前,根据本论文提出的充分条件和必要条件,收集传感器网络相关参数后可以直接对充电规划的可调度性进行高效的判定。对于任意充电规划,如果它满足充分条件,则可调度,同时可构造出一个可行的充电方案；如果它不满足必要条件,则不可调度,任何充电方案都不能使传感器网络达到目标生命期。(2)针对采用单个MC的一般性传感器网络,提出可行充电方案的一般性描述方程以及周期性贪心充电方案(PGC, Periodic Greedy Charging scheme) 。任何充电方案可行当且仅当它满足该描述方程；针对不同应用目标,可以将描述方程转化成充电方案的优化方程形式进行求解。PGC方案对描述方程进行约束,大大简化它的形式,从而能够以线性时间复杂度构造出可行的充电方案。(3)针对采用单个MC的能耗不均衡的传感器网络,提出按需贪心充电方案(CoD, Charge on Demand scheme)和一种S部署方案。CoD方案充分考虑传感器网络能耗不均衡的特点,每一轮只为剩余工作时间小于临界阈值的传感器节点进行充电,在理论上保证所有传感器节点不死亡的条件下,能够显著降低MC的总移动距离,从而提高其充电效率。实验数据表明,与采用周期性充电方案的相关工作比较,CoD方案能够降低MC约50%的总移动距离。在采用按需充电方案时,由于每个传感器节点的充电频率相差很大,因此提出一种将S部署在传感器网络能耗热点区域的方案。实验数据表明,综合使用CoD方案和S部署方案能够进一步降低MC约20%的总移动距离。当传感器网络能耗较为均衡时,CoD方案退化成PGC方案。(4)针对采用多个MC的大规模传感器网络,提出基于回路的贪心充电方案(TGC, Tour-based Greedy Charging scheme)。本论文指出充电规划中所需最少数量的.MC问题与距离受限的多回路运输问题之间存在本质差别,并将前者分解为两个紧耦合的NP完全子问题。首先基于回路可调度的充分条件将传感器网络划分成若干可调度的回路,然后根据启发式规则将这些回路分配给最少数量的MC,同时以极低的复杂度构造每个MC为各个回路的充电方案。实验数据表明,TGC方案使用的MC数量仅为相关工作的20%-40%,而并且不超过理论下界的1.1倍。当整个传感器网络能够被单个MC在一轮中充电时,TGC方案退化成PGC方案。(5)提出无线可充电传感器网络中充电规划的一般性设计思路,并举例进行验证。基于无线可充电传感器网络相关工作,归纳出设计充电规划软硬件两个层面的六个重要维度。分析对比每个维度中不同类型方案的优缺点,并指出每种方案的适用场景,为设计不同需求和不同应用场景的无线可充电传感器网络提供方案建议和理论依据。

关键词：无线可充电传感器网络能量问题移动充电节点充电规划可调度性

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无线可充电传感器网络下的高维多目标动态充电规划

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小型微型计算机系统 2023年第6期44卷 1162-1169页

作者：曾佑仟王茜张景波崔志华太原科技大学计算机科学与技术学院太原030024

随着无线充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks,WRSNs)的出现,针对延长无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的寿命问题,大量的研究者们提出了多种充电方案.然而大多数充电方案都属于离线的,没有考虑充电路... 详细信息

随着无线充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks,WRSNs)的出现,针对延长无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的寿命问题,大量的研究者们提出了多种充电方案.然而大多数充电方案都属于离线的,没有考虑充电路径规划会随着新需充电节点的加入而发生动态变化的多时间窗问题.因此,针对上述问题,本文提出了高维多目标动态充电路径方案模型.通过最小化路径距离、死亡节点数量、通信延迟以及最大化无线充电车(Wireless Charging Vehicle,WCV)剩余能量,以减少死节点数量,延长WRSNs的生命周期.同时为求解该动态模型以及适应路径编码方式和响应环境变化,通过引入改进的进化策略和环境响应机制到强帕累托进化算法2(The Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2,SPEA2)中,提出了改进的SPEA2.仿真实验结果表明,该动态模型和改进算法能够有效地延长WRSNs的生命周期.

关键词：无线可充电传感器网络无线传感器网络 SPEA2 动态充电路径规划动态模型无线充电车

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无线可充电传感器网络中充电器的部署优化

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计算机工程 2018年第5期44卷 83-87,93页

作者：王志方郑霖李晓记桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004 广西信息科学实验中心广西桂林541004

为在无线可充电传感器网络中部署尽量少的充电器实现充电代价最小化,根据传感器节点的位置关系和拓扑特征设计2种无线充电器位置优化算法:近似算法与聚类分区算法。采用分割技术将网络划分成若干个网格的形式,分别求解每个网格内最少充... 详细信息

为在无线可充电传感器网络中部署尽量少的充电器实现充电代价最小化,根据传感器节点的位置关系和拓扑特征设计2种无线充电器位置优化算法:近似算法与聚类分区算法。采用分割技术将网络划分成若干个网格的形式,分别求解每个网格内最少充电器数目,并通过移位策略减少充电器数目,提出近似比为(1+ε)的近似算法。同时,采用贪心思想进行聚类分区,结合最小包围圆算法提出聚类分区算法。复杂度分析与仿真结果表明,2种算法都能准确求解出充电器的位置,其中聚类分区算法部署的充电器数目更少,并且时间复杂度更低。

关键词：无线可充电传感器网络充电器部署非均匀分布近似算法分区算法

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无线可充电传感器网络中的移动充电调度算法

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计算机应用 2017年第A01期37卷 13-17页

作者：叶晓国程羽波南京邮电大学计算机(软件)学院南京210023

针对在可充电的传感网络中节点能量损耗的问题,提出一种使用移动充电小车给待充电节点进行充电的方法。首先,建立移动充电小车给传感网络节点进行充电的模型,提出了充电电池的能量利用率的概念;其次对于提出的模型,分别在离线和在线两... 详细信息

针对在可充电的传感网络中节点能量损耗的问题,提出一种使用移动充电小车给待充电节点进行充电的方法。首先,建立移动充电小车给传感网络节点进行充电的模型,提出了充电电池的能量利用率的概念;其次对于提出的模型,分别在离线和在线两种模式下设计了离线启发式算法和在线启发式算法;最后通过仿真实验数据对比了离线和在线这两种大小不同规模环境的充电利用率,分析离线和在线模式在大规模环境中充电周期和充电电池总能量对充电利用率的影响。理论分析和实验仿真表明,与在线模式相比,离线模式的充电利用率平均提高了近13个百分点;而在大规模环境的一定范围内,离线和在线的充电利用率随着充电时间和电池总能量的增长而呈线性式增长。所提算法考虑到了小车充电能量的限制,更加贴近现实环境,可以提升充电电池利用率,提高传感网络的工作效率。

关键词：无线可充电传感器网络充电调度移动充电器充电周期能量利用率

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