TSCA:大规模无线可充电传感器网络的实时充电策略

1 下载量 52 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 768KB PDF 举报
"TSCA:一种无线可充电传感器网络中按需架构的时空实时充电调度算法,旨在解决大规模无线可充电传感器网络(WRSNs)中的协同充电问题。该算法考虑了网络拓扑变化和节点故障等非确定性因素,以延长网络寿命。" 在无线可充电传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks,简称WRSNs)中,传感器节点通过无线充电车辆(Wireless Charging Vehicles,简称WCVs)进行能量补给,这为延长网络生命周期提供了新的思路。然而,现有的协同充电技术通常采用周期性和确定性的方法,未能充分考虑到如网络拓扑变化和节点故障等非确定性因素的影响,这使得这些方法在大规模WRSNs中应用时效果不佳。 本文提出了一种名为TSCA(Temporal-Spatial Real-Time Charging Scheduling Algorithm)的时空实时充电调度算法,特别针对按需充电架构设计。TSCA的主要目标是在尽可能减少死节点数量的同时,最大化能源效率以延长网络的使用寿命。 首先,WCV会收集各个传感器节点的充电请求。然后,它会计算一个可行的移动路径和充电策略,这个策略需要考虑到时间和空间的优化,以确保在处理充电请求的同时,有效地覆盖网络中的关键区域。为了实现这一目标,TSCA算法可能包含以下几个关键步骤: 1. **需求分析**:收集和分析各个传感器节点的剩余电量信息,预测其即将耗尽电量的时间,以及对网络功能的重要性。 2. **拓扑分析**:监测网络拓扑的变化,如新加入的节点、故障节点或移动节点,以便调整充电路线和时间。 3. **路径规划**:基于当前网络状态和充电需求,设计WCV的最优路径,以覆盖最多需要充电的节点,同时避免重复或无效的充电行为。 4. **实时调度**:根据节点的实时电量变化和网络状态,动态调整充电计划,确保在满足节点需求的同时,提高充电效率。 5. **能量效率优化**:通过智能算法,如遗传算法、模拟退火或深度学习等,寻找最佳的充电策略,以最小化WCV的能耗和时间,同时最大化网络的整体能量效率。 6. **故障恢复策略**:当遇到节点故障时,TSCA应能快速响应,重新分配资源,确保网络的关键功能不受影响。 TSCA算法的创新之处在于它考虑了非确定性因素,提高了充电调度的灵活性和适应性,这对于大规模、复杂环境下的WRSNs至关重要。通过这种方式,TSCA能够确保网络的稳定运行,降低维护成本,提高整体性能,从而在物联网、环境监测、智能交通等领域展现出广泛的应用潜力。