并行無(wú)線充電中的群組調(diào)度研究.pdf

1、隨著近幾年無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線充電技術(shù)被認(rèn)為是解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量受限問(wèn)題的有希望的解決方案。通過(guò)一個(gè)和多個(gè)移動(dòng)充電器在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)動(dòng)，充電器所經(jīng)過(guò)的傳感器節(jié)點(diǎn)將逐一被充電。然而很多實(shí)際無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署地形并不適合充電器的移動(dòng)（例如基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)）。在此情況下，為了給節(jié)點(diǎn)分散的傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線充電，需要部署多個(gè)靜止的充電器來(lái)同時(shí)工作，即并行無(wú)線充電。由于這些同時(shí)工作的充電器相互間存在無(wú)線干涉，這種

2、干涉將造成部分區(qū)域信號(hào)增強(qiáng)，而部分區(qū)域的信號(hào)又相互抵消，稱(chēng)之為非線性疊加的充電效應(yīng)。因此需要調(diào)度這些充電器，使得處在不同位置的傳感器節(jié)點(diǎn)都獲得高效的充電能量，以滿(mǎn)足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信需求。
　　本文首先建立了并行無(wú)線充電模型，揭示了并行無(wú)線充電中非線性疊加充電效應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理。基于該模型，本文提出了并行充電調(diào)度問(wèn)題（CCSP)，該問(wèn)題旨在通過(guò)調(diào)度各充電器的工作狀態(tài)，以最小化完成充滿(mǎn)所有傳感器節(jié)點(diǎn)的總時(shí)長(zhǎng)。在證明了CCSP問(wèn)題屬于NP難

3、題后，本文提出了兩種有效的貪心算法，并證明了其中一個(gè)算法的上界。此外，本文還針對(duì)CCSP問(wèn)題設(shè)計(jì)了相應(yīng)的遺傳算法。
　　經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證,在小規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)和充電器情況下，所設(shè)計(jì)的遺傳算法的性能和使用暴力搜索算法的性能十分接近。而在大規(guī)模的仿真中，所提出的兩種貪心算法的性能都能非常接近于該遺傳算法，但是他們的運(yùn)行時(shí)間遠(yuǎn)小于后者。
　　本文最后還專(zhuān)門(mén)為并行無(wú)線充電搭建了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。在不同傳感器節(jié)點(diǎn)及充電器的部署分布情況下進(jìn)行了