基于效用最大化的无线可充电传感器网络有向充电调度方案

针对当前无线可充电传感器网络(WRSNs)一对一移动充电方式存在充电效率低、定向充电模型缺乏问题,该文提出了一种基于充电效用最大化(MUC)的一对多有向充电调度方案.方案首先筛选网络中充电增益最大的有向覆盖子集;然后根据有向覆盖子集确定充电锚点,并进而规划充电器的移动路径;最后在满足移动充电器能量和充电周期约束条件下优化移动充电器的充电时间.实验结果表明,该方案与平均能量充电(AEC)、固定能量充电(FEC)相比,充电效率分别提高了13.7%和32.7%;与最多节点覆盖(MNC)、最大平均增益覆盖(MAGC)子集筛选方案相比,充电效率分别提高了4.4%和35.9%;同时在网络饿死节点数目上与MNC, MAGC方案相比也显著降低.     

一种基于多节点充电模型的按需顺带充电方案

在无线可充电传感器网络中,针对提高充电能量效率问题,提出了一种按需多节点顺带充电调度方案.考虑移动充电器在为请求节点充电时,允许其为覆盖范围内的非请求节点同时充电.为了进一步减少分组个数,通过对已有的算法改进提出了一种更有效的启发式算法,并证明了停止点选择的正确性.分析了低效率分组对充电性能的影响,并提出了拆分低效率分组的有效策略,以局部优化行驶路径.仿真结果表明,在离线和按需场景中,所提算法和方案可以减少能耗和提高充电能效.     

一种射频能量捕获网络移动能量源均衡化充电策略

为解决传统电池供电传感器网络存在的电池不易更换、节点能量容易耗尽等问题,射频能量捕获技术已逐步应用于无线可充电传感器网络中.由于不同位置传感器节点的工作负荷不同,捕获能量也有差异,实现节点能量的均衡化分布可以有效地提高节点的存活率.考虑射频能量源移动充电的场景,在已知节点位置信息的条件下,设计合理均衡的路由方案和充电算法.首先将区域基于蜂窝六边形网格划分,分别对网格和节点分层,提出逐层传输的均衡式路由策略,然后给出无线充电小车的移动路径,对相邻两层内节点剩余能量的方差最小化问题建模,由内层向外层依次确定能量源在各停留点的充电时间.仿真结果表明,相比已有的均衡化充电方法,该策略可以明显提高节点剩余能量的均衡性,从而延长网络的生命周期.     

基于策略梯度的WRSN公平能量补充方案

无线可充电传感网络（WRSN）中节点能耗是动态变化的，在调度移动充电器（MC）为传感器充电时，估算节点的实时能耗来计算节点的剩余生存时间十分重要。针对WRSN的问题，提出一种基于策略梯度的公平能量补充策略（PFSS），利用过往的节点能量记录对节点实时能耗进行估算，采用seq2seq结合Attention的网络结构求解待充电序列，为节点充电获得一个充电权重来评估该次充电的质量，其由MC到节点间的距离、节点等待时间和节点剩余生存时间组成，利用策略梯度对网络进行训练，从而求得具有最优充电质量的充电序列近似解，仿真结果表明，与现有的算法相比，PFSS能够有效降低网络中传感器节点失效数量、MC的移动成本和充电延迟。     

可充电概率传感网络中的充电小车休息时间最大化方法

在保证无线可充电传感网中目标点持久覆盖的情况下,基于概率监测模型和多节点充电模型,对最大化传感网络中充电小车休息时间比例问题进行研究。文中通过放宽节点不可死亡的限制,提出基于单位子簇的充电选择算法和基于全局的重聚类启发式算法。将目标点周围冗余的传感器构建成目标簇并根据贪心思想划分子簇。充电小车以子簇为单位服务覆盖过程中的充电请求,通过调整子簇内距离要求并对全局请求节点重聚类来选择锚点进行充电,从而降低子簇的混合增益,减少锚点数量。仿真实验表明,与单节点充电模型相比,新算法可将充电小车的休息时间提升10%~15%。     

改进Q-Learning的WRSN充电路径规划算法

针对传统无线传感器网络节点能量供应有限和网络寿命短的瓶颈问题,依据无线能量传输技术领域的最新成果,提出了一种基于改进Q-Learning的无线可充电传感器网络的充电路径规划算法。基站根据网络内各节点能耗信息进行充电任务调度,之后对路径规划问题进行数学建模和目标约束条件设置,将移动充电车抽象为一个智能体(Agent),确定其状态集和动作集,合理改进ε-greedy策略进行动作选择,并选择相关性能参数设计奖赏函数,最后通过迭代学习不断探索状态空间环境,自适应得到最优充电路径。仿真结果证明：该充电路径规划算法能够快速收敛,且与同类型经典算法相比,改进的Q-Learning充电算法在网络寿命、节点平均充电次数和能量利用率等方面具有一定优势。     

基于全局贪心的有向传感器网络覆盖算法

针对分布式贪心算法（DGreedy）以传感器节点的剩余能量为优先级,节点处理顺序没有考虑相邻节点间的关系对网络覆盖率的影响,从而影响覆盖率的不足,在此提出了一种新的有向传感器网络覆盖算法。基于全局贪心的原则,以节点一重覆盖区域面积的大小为优先级,优先确定一重覆盖区域面积最大的传感器节点方向,从而保证传感器网络的一重覆盖区域面积更大,重叠覆盖区域较少。对比实验结果表明,该算法能有效提高覆盖率。     

一种提高基于WSN农业监测系统覆盖率的方案

在基于无线传感网络(WSNs)农业监测系统中,传感节点需周期收集环境数据,如温度、湿度,并且以尽可能少的传感节点实现对监测区域的随时监测。为此,提出一种基于太阳能的调度节点移动的覆盖率优化(SPMSC)方案。在SPMSC方案中,每个移动节点能够利用太阳板获取能量。通过预测太阳能的数量决定节点的移动方案,实现以最少节点和最小的能量消耗最大化覆盖区域。仿真结果表明,与同类方案相比,提出SPMSC方案的节点数下降了4%,网络寿命提高了10%。     

无线充电及其在图像采集粮虫检测传感器网络中的应用

随着科技的发展,无线充电技术在各个领域的应用也越来越广泛,比如在手机、电脑、相机、汽车等行业的部分最新产品中已经使用了无线充电技术。介绍了一种简便高效的无线充电方案,应用于埋入式图像采集粮虫检测系统,以确保传感器网络节点能够方便、安全、稳定地工作。该系统的工作环境特殊,无线充电技术有无需物理接触的优势,可以合理有效地替代传统的有线充电方法。使用高度集成的XKT-408A作为系统的发射芯片,再配合极少的外部元件就可以制作可靠稳定的无线充电器,不仅保证了无线充电的传输效率,也大大降低传感器网络节点的体积。     

一种基于有向感知模型的传感器节点覆盖算法

覆盖控制作为无线传感器网络中的一个基本问题,反映了传感器网络所能提供的“感知”服务质量.优化传感器网络覆盖对于合理分配网络的空间资源,更好地完成环境感知、信息获取任务以及提高网络生存能力都具有重要的意义.针对无线传感器网络方向个数固定的有向感知模型提出一种覆盖增强算法,采用复杂网络社团结构算法划分对网络进行节点子集划分,重新调整节点的感知方向,增强网络的覆盖率,同时有效降低了算法的时间复杂度.     

射频供能传感网能量源移动路径约束下时延最小化供电方案

射频能量捕获技术是解决传统无线传感网由于节点电量有限而生命周期受限的有效方法。现有的射频能量源移动供电方案中,能量源可以无限制地沿任何方向行进到网络区域内的任一位置来给节点供电。然而在现实场景中,能量源通常只能沿着既有道路行进。考虑能量源行进路径约束下的供电总时延最小化问题,分别提出全程移动供电方案和部分位置停留供电方案,并提出高效算法来确定这两个方案的最佳行进路径和供电时间。仿真结果表明,两种方案的供电总时延均显著优于转折点供电基准方案。相比于部分位置停留供电方案,全程移动供电方案的计算复杂度较低,但供电总时延更长一些。     

一种新型的蓄电池充电技术研究

通过分析铅酸蓄电池组串联充电不均衡的产生原因,采用不对称半桥和Buck两级主电路结构,结合三段式充电法,提出了一种新型的充电器设计方案,解决了充电不均衡的难题。实验结果表明,该方案能实现蓄电池组的并联均衡充电,避免电池性能差别的扩大,不对称半桥的零电压软开关也提高了充电器的效率。     

Charging utility maximization in wireless rechargeable sensor networks

Wireless energy transfer as a promising technology provides an alternative solution to prolong the lifetime of wireless rechargeable sensor networks (WRSNs). In this paper, we study replenishing energy on sensors in a WRSN to shorten energy expiration durations of sensors, by employing a mobile wireless charger to replenish sensors dynamically. We first formulate a novel sensor recharging problem with an objective of maximizing the charging utility of sensors, subject to the total traveling distance of the mobile charger per tour and the charging time window of each to-be-charged sensor. Due to the NP-hardness of the problem, we then propose an approximation algorithm with quasi-polynomial time complexity. In spite of the guaranteed performance ratio of the approximate solution, its time complexity is prohibitively high and may not be feasible in practice. Instead, we devise a fast yet scalable heuristic for the problem in response to dynamic energy consumption of sensors in the network. Furthermore, we also consider the online version of the problem where sensor replenishment is scheduled at every fixed time interval. We finally conduct extensive experiments by simulation to evaluate the performance of the proposed algorithms. Experimental results demonstrate that the proposed algorithms are very promising.     

Optimized mobile sink based grid coverage-aware sensor deployment and link quality based routing in wireless sensor networks

Mobile sink (MS) has been used in wireless sensor networks (WSN) to increase the network lifetime by changing the location over time. The major quality of service given by WSN is coverage energy consumption (EC) and network lifetime. There are many methods implemented for enhance the coverage hole restoration and reduce the EC. We propose a novel MSCOLER (MS based Coverage Optimization and Link-stability Estimation Routing) protocol for Optimal Coverage restoration and Link stability Estimation. An optimization algorithm is used to optimize the coverage hole and move the redundant node besides the hole. During the routing process, link quality based routing is used to discover the relay nodes with the estimation of link stability to enhance the entire network lifetime and practically make the perfect transmission distance for energy saving. Experimental results demonstrate that proposed protocol can solve the coverage restoration problem, decrease the EC and reduce the network lifetime. The performance is evaluated regarding Average of residual energy (ARE), Receiving packets ratio (RPR), Moving energy consumption (MEC), Network lifetime (NL), Percentage of coverage (%C) and Average Energy Consumption (AEC).     

A new generation of universal contactless Battery Charging platform for portable Consumer Electronic equipment

This invention is related to a new planar inductive battery charger for portable electronic equipment such as mobile phones, palm pilots and CD players. New multilayer printed-circuit-board winding matrices of hexagonal structures that can generate magnetic flux of almost even magnitude over the surface of the winding arrays have been developed. The new concept forms the basis for a new generation of universal charging platform for a wide range of portable electronic equipment. Different types of portable electronic equipment can be placed and charged simultaneously on the charging platform, regardless of their positions and orientation. The principle and structure of the charging platform are explained and the feasibility has been confirmed with practical measurements. The proposed universal charging platform has been successfully used for mobile phones, MP3 players and electronic dictionaries.     

一种小型纯电动汽车充电机的设计

快速充电是当前小型电动汽车需要解决的关键技术。文中研发了一种电动汽车用智能快速充电机,该充电机采用基于微控制器MC9S12XE100控制的双闭环多模式自适应充电方式进行充电。进行了主电路参数计算,包括功率管选择以及变压器、吸收回路、滤波回路、PWM控制电路和微控制器核心电路设计等。通过试验证明,文中设计的充电机达到了性能指标要求,主回路拓扑结构及其控制电路可行。     

磁耦合谐振式无线充电系统研究

无线充电技术是一种新型的电能传输技术。文中设计了一种磁耦合谐振式蓄电池充电器,能够实现蓄电池无线充电。利用两个发生谐振耦合的电路来捕捉随距离缩减的电磁场,当发射回路和接受回路处于谐振状态时,谐振体之间能量交换可以达到很高的效率。利用变压器互感模型对磁耦合谐振无线电能传送进行了分析,设计了功率为4 kW的磁耦合谐振频率75 kHz的试验电路,实验结果表明,当传输距离为0.3 m时,效率接近90%。     

基于单片机的智能手机充电器的设计

随着手机技术的持续快速发展,如何对智能手机电池进行安全有效地充电,已经成为了一个重要的课题。单片机技术在工业控制领域有着广泛的应用,利用它的处理控制能力可以实现充电器的智能化。本设计主要根据手机充电器现状,在传统的手机充电器基础上,使用AT89C58单片机来实现手机锂电池充电器方面的应用,充电控制部分由MAX1898芯片完成。该充电器能够实现电池的预充、快充、定时充电、充电需时提醒、充电后自动断电、充满提醒、LED灯提示、电路安全保护、温度控制、应急发电等功能。