Page 247 - 《软件学报》2021年第9期

钟萍 等:一种高效低能耗移动数据采集与无线充电策略 2871

能.当 DCV 完成一轮数据收集过程后,由于传感器节点传输数据将动态改变节点剩余能量,为实现较好的数据
收集结果,本文策略将根据节点剩余电池能量重新选定每个子区域内的锚点.

基于传感器节点邻域相似度和节点

距离的网络区域划分方案(NP-NSD)

基于传感器节点社交性和
能量的锚点选择方案(AS-SE)

构建最小化网络能量消耗优化函数,得出最优

传感器节点数据感知率和物理链路传输率
Fig.1 Diagram of network framework
图 1 网络框架图

2 系统模型概述

2.1 网络模型
在 N 个可充电传感器节点均匀分布的网络区域中,每个传感器节点均配备一个无线能量接收设备和一个
储能设备,从而能够将从 WCV 发送的射频(radio frequency,简称 RF)能量存储在储能设备(可充电电池)中,供数
据感知和传输使用.
如果两个传感器节点 i 和 j 能够在低于最大传输功率的情况下传输数据,那么这两个节点之间存在一条物
理链路.节点的最大传输范围依赖于其最大传输功率的大小,只有在传输范围内的节点才能与邻居节点直接通
信 [28] .本文中,传感器节点之间是否存在物理链路,由其传感范围确定.在不考虑传感器节点部署地势的影响下,
一旦两个传感器节点之间的欧几里得距离小于节点自身传感范围,则认为节点 i 与 j 之间存在一条物理链路.在
本网络模型中,设定任意两个节点至少可以通过一跳路由相连接,网络中不存在无法相互通信的传感器节点.
考虑存在多辆 DCV 和 WCV 的 WRSN 场景中,整个传感网络架构分为 3 层,如图 2 所示.

基站
WCV

DCV
传感器节点
锚点

Fig.2 Scene of network
图 2 网络场景图

每一层包含了网络中的不同元素.
• 底层用于部署所有的传感器节点,并在节点之中选出一部分节点作为锚点.传感器节点将静态感知到
的数据以多跳的形式传输至锚点;
• 中间层为一系列资源丰富的移动小车,DCV 和 WCV.通过网络分区算法,将网络划分为多个区域,并在
每个区域内各部署一辆 WCV 和 DCV 小车.WCV 从车站出发,巡游整个区域,最终回到出发点位置,为