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美國(guó)E+E無線可充電傳感器研究
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是21世紀(jì)信息獲取zui重要、zui基本的技術(shù)之一,，具有重大的實(shí)際應(yīng)用背景和戰(zhàn)略研究?jī)r(jià)值,。然而由于傳感器節(jié)點(diǎn)體積較小,，攜帶的能量有限，并且傳感器網(wǎng)絡(luò)中普遍存在能耗不均衡現(xiàn)象,，因此能量問題成為當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署和應(yīng)用所要克服的zui重要的難題之一,。

美國(guó)E+E無線可充電傳感器研究
無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案能夠緩解乃至消除無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量瓶頸,。已有研究工作利用單個(gè)或多個(gè)高能量?jī)?chǔ)備的移動(dòng)充電節(jié)點(diǎn)為各傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)施近距離無線充電來保證傳感器節(jié)點(diǎn)的存活，而MC可以在一個(gè)服務(wù)站節(jié)點(diǎn)（S, service Station）更新自身能量,。這種方案具有高可控性,、高可預(yù)測(cè)性及高效率，并且從理論上能夠*解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量問題,，因此受到廣泛關(guān)注和深入研究,。其中，充電規(guī)劃是zui核心和zui基本的研究問題之一,，優(yōu)化的充電規(guī)劃能夠利用zui少的資源獲得zui高的網(wǎng)絡(luò)效用,。充電規(guī)劃的相關(guān)算法和思路還可以用于設(shè)計(jì)服務(wù)分發(fā)、物流運(yùn)輸?shù)仁芟拶Y源的調(diào)度問題,，具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ),。
本論文從無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中充電規(guī)劃可調(diào)度性判定問題入手，研究基于單MC和多MC的充電規(guī)劃設(shè)計(jì),，在保證可靠充電服務(wù)的條件下,，zui小化充電系統(tǒng)的總代價(jià)。本論文的主要工作和貢獻(xiàn)包括：（1）提出充電規(guī)劃可調(diào)度性的概念,，并提出判定充電規(guī)劃可調(diào)度的充分條件和必要條件,。充電規(guī)劃的可調(diào)度性是指給定充電系統(tǒng)的硬件配置，是否能夠讓。MC根據(jù)某個(gè)充電方案進(jìn)行充電,，使得傳感器網(wǎng)絡(luò)達(dá)到目標(biāo)生命期,。在設(shè)計(jì)MC的充電方案之前，根據(jù)本論文提出的充分條件和必要條件,，收集傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)后可以直接對(duì)充電規(guī)劃的可調(diào)度性進(jìn)行高效的判定,。對(duì)于任意充電規(guī)劃，如果它滿足充分條件,，則可調(diào)度,，同時(shí)可構(gòu)造出一個(gè)可行的充電方案；如果它不滿足必要條件,，則不可調(diào)度,，任何充電方案都不能使傳感器網(wǎng)絡(luò)達(dá)到目標(biāo)生命期。（2）針對(duì)采用單個(gè)MC的一般性傳感器網(wǎng)絡(luò),，提出可行充電方案的一般性描述方程以及周期性貪心充電方案,。任何充電方案可行當(dāng)且僅當(dāng)它滿足該描述方程；針對(duì)不同應(yīng)用目標(biāo),，可以將描述方程轉(zhuǎn)化成充電方案的優(yōu)化方程形式進(jìn)行求解,。PGC方案對(duì)描述方程進(jìn)行約束，大大簡(jiǎn)化它的形式,，從而能夠以線性時(shí)間復(fù)雜度構(gòu)造出可行的充電方案,。（3）針對(duì)采用單個(gè)MC的能耗不均衡的傳感器網(wǎng)絡(luò)，提出按需貪心充電方案和一種S部署方案,。CoD方案充分考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗不均衡的特點(diǎn),，每一輪只為剩余工作時(shí)間小于臨界閾值的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電，在理論上保證所有傳感器節(jié)點(diǎn)不死亡的條件下,，能夠顯著降低MC的總移動(dòng)距離,，從而提高其充電效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,，與采用周期性充電方案的相關(guān)工作比較,，CoD方案能夠降低MC約50%的總移動(dòng)距離。在采用按需充電方案時(shí),，由于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的充電頻率相差很大,，因此提出一種將S部署在傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗熱點(diǎn)區(qū)域的方案。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,，綜合使用CoD方案和S部署方案能夠進(jìn)一步降低MC約20%的總移動(dòng)距離,。當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗較為均衡時(shí)，CoD方案退化成PGC方案,。（4）針對(duì)采用多個(gè)MC的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò),，提出基于回路的貪心充電方案,。本論文指出充電規(guī)劃中所需zui少數(shù)量的。MC問題與距離受限的多回路運(yùn)輸問題之間存在本質(zhì)差別,，并將前者分解為兩個(gè)緊耦合的NP*子問題,。首先基于回路可調(diào)度的充分條件將傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分成若干可調(diào)度的回路，然后根據(jù)啟發(fā)式規(guī)則將這些回路分配給zui少數(shù)量的MC,同時(shí)以極低的復(fù)雜度構(gòu)造每個(gè)MC為各個(gè)回路的充電方案,。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,，TGC方案使用的MC數(shù)量?jī)H為相關(guān)工作的20%-40%,而并且不超過理論下界的1.1倍。當(dāng)整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠被單個(gè)MC在一輪中充電時(shí),，TGC方案退化成PGC方案,。（5）提出無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中充電規(guī)劃的一般性設(shè)計(jì)思路，并舉例進(jìn)行驗(yàn)證,。

美國(guó)E+E無線可充電傳感器研究
基于無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)工作,，歸納出設(shè)計(jì)充電規(guī)劃軟硬件兩個(gè)層面的六個(gè)重要維度。分析對(duì)比每個(gè)維度中不同類型方案的優(yōu)缺點(diǎn),，并指出每種方案的適用場(chǎng)景,，為設(shè)計(jì)不同需求和不同應(yīng)用場(chǎng)景的無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)提供方案建議和理論依據(jù)。