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专利号: 2017102389709
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种为体域网节点供能的射频能量源优化部署方法,其特征在于:包括以下步骤:

步骤1体域网节点位于用户体表或体内,通过捕获周边射频能量源发出的无线信号能量进行数据采集和通信;根据一段时间内某区域多个移动用户的位置信息,通过聚类算法将群体用户移动模型用频繁停留点集合V={v1,v2,...,vN}和聚类轨迹集合E构成的有向图G=(V,E)描述,其中,N为停留点个数,有向边ei,j∈E表示在该区域中存在从停留点vi至停留点vj的移动轨迹;用户在任意停留点vi∈V处的停留时间t服从截尾正态分布,其概率密度函数为 其中,μ和σ2分别是均值和方差,α是正规化常数,令 以保证

步骤2将部署区域均匀划分成为X×Y个网格,网格大小由精度要求和计算能力决定,能量源的候选部署位置设定为每个网格的中心,且在一个网格内可同时部署多个能量源;

步骤3遍历所有网格,计算能量源部署在各个网格下的第一目标函数值,新增能量源部署在使得第一目标函数值最小的网格中,如果部署于多个网格的第一目标函数值相等,则新增能量源随机部署于其中一个网格中;

步骤4判断当前部署方案下的第一目标函数值是否为0,若为0,能保证体域网节点在所有停留点的充电功率大于能量消耗功率,进入步骤5;否则,重复步骤3;

步骤5对于轨迹边ei,j∈E,假设其长度为li,j,将其分为 条线段,Δl的取值由精度要求和计算能力决定,在长度等于或小于Δl的线段上移动时,用户携带的体域网节点充电功率保持不变,为线段中心点处的充电功率;

步骤6遍历所有网格,计算能量源部署在各个网格下的第二目标函数值,新增能量源部署在使得第二目标函数值最小的网格中,如果部署于多个网格的第二目标函数值相等,则新增能量源随机部署于其中一个网格中;

步骤7判断当前部署方案下的第二目标函数值是否为0,若为0,能保证所有轨迹边的最大能量累积净消耗值不超过节点储能元件容量,进入步骤8;否则,重复步骤6;

步骤8遍历所有网格,计算能量源部署在各个网格下的第三目标函数值,新增能量源部署在使得第三目标函数值最小的网格中,如果部署于多个网格的第三目标函数值相等,则新增能量源随机部署于其中一个网格中;

步骤9判断当前部署方案下的第三目标函数值是否为0,若为0,能保证体域网节点实际的能量不中断概率满足系统要求,结束操作;否则,重复步骤8。

2.如权利要求1所述的一种为体域网节点供能的射频能量源优化部署方法,其特征在于:所述步骤3中,所述第一目标函数表达式为:其中,Pc表示体域网节点的能量消耗功率, 表示停留点vi处的充电功率,如果当前部署方案中有K个能量源, 由公式(2)计算得到:其中η是整流效率,Gs是发送天线增益,Gr是接收天线增益,Lp是极化损耗,λ是波长,ε是调节参数,以保证 取值有限,dk,i是第k个能量源与点vi之间的距离,Ps是能量源的发射功率, 是射频信号的相位偏移,|| ||表示对其中的复数取模。

3.如权利要求1或2所述的一种为体域网节点供能的射频能量源优化部署方法,其特征在于:所述步骤6中,所述第二目标函数表达式为:其中,Ec表示体域网节点的储能元件容量, 表示从停留点vi向停留点vj移动过程中的最大能量累积净消耗值,由公式(4)计算得到:其中 表示轨迹边ei,j中第m段线段中心点ui,j,m处的充电功率,可由公式(2)计算得到,li,j,m表示轨迹边ei,j中第m段线段的长度,表示用户平均移动速率。

4.如权利要求1或2所述的一种为体域网节点供能的射频能量源优化部署方法,其特征在于:所述步骤8中,所述第三目标函数表达式为:其中,p0表示系统要求的体域网节点能量不中断概率,pi,j表示用户从停留点vi向停留点vj移动过程中的能量不中断概率,由公式(6)计算得到:其中ti,j表示用户沿轨迹边ei,j移动过程中,为保证节点能量不中断至少需要在停留点vi处停留的时间,由公式(7)计算得到: