一种能量收集型物联网的传感器能量分配方法和装置与流程

技术特征：
1.一种能量收集型物联网的传感器能量分配方法，其特征在于，包括：获取当前物联网的传感器节点的节点数量和节点能量；若所述当前物联网所处状态为离线状态，则调用预设的第一能量分配算法，结合所述时隙数量、所述节点数量、所述节点能量和所述当前物联网的信道矩阵，确定第一能量分配矩阵；若所述当前物联网所处状态为在线状态，则获取第p时隙内全部所述传感器节点采集到的总节点能量；调用预设的第二能量分配算法，结合所述时隙数量、所述节点数量、所述总节点能量和所述信道矩阵，确定第二能量分配矩阵；下发所述第一能量分配矩阵或所述第二能量分配矩阵到由全部所述传感器节点组成的传感器网络。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一能量分配算法包括：根据所述节点能量与马尔科夫估计法，确定在m个所述时隙的预测能量收集矩阵；初始化第一最小约束和第一最大约束，构建第一初始目标函数；采用majorization
‑
minimization优化框架对所述第一初始目标函数进行转换，得到第一目标函数；基于所述预测能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第一等效测量矩阵；求解所述第一目标函数，得到新的预测能量收集矩阵；基于预设的第一收缩因子与所述第一最小约束的乘积，得到新的第一最小约束；基于预设的第二收缩因子与所述第一最大约束的乘积，得到新的第一最大约束；跳转执行所述基于所述预测能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第一等效测量矩阵的步骤，直至迭代次数等于预设第一迭代阈值，将当前时刻的预测能量收集矩阵确定为第一能量分配矩阵。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一目标函数为：征在于，所述第一目标函数为：征在于，所述第一目标函数为：征在于，所述第一目标函数为：φ
i,j
≥0,p≤i≤m,1≤j≤n
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二能量分配算法包括：将能量参数初始化为所述总节点能量的最小值；基于第p
‑
1时隙每个传感器节点对应的剩余能量和所述能量参数，确定第p时隙每个传感器节点对应的实际能量收集矩阵；初始化第二最小约束和第二最大约束，构建第二初始目标函数；采用majorization
‑
minimization优化框架对所述第二初始目标函数进行转换，得到第二目标函数；基于所述实际能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第二等效测量矩阵；求解所述第二目标函数，得到新的实际能量收集矩阵；基于预设的第三收缩因子与所述第二最小约束的乘积，得到新的第二最小约束；基于预设的第四收缩因子与所述第二最大约束的乘积，得到新的第二最大约束；跳转执行所述基于所述实际能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第二等效测量矩阵的步骤，直至迭代次数等于预设第二迭代阈值，将当前时刻的实际能量收集矩阵确定为第二能量分配矩阵。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二目标函数为：4所述的方法，其特征在于，所述第二目标函数为：4所述的方法，其特征在于，所述第二目标函数为：4所述的方法，其特征在于，所述第二目标函数为：φ
i,j
≥0,p≤i≤m,1≤j≤n≥0,p≤i≤m,1≤j≤n6.一种能量收集型物联网的传感器能量分配装置，其特征在于，包括：节点信息获取模块，用于获取当前物联网的传感器节点的节点数量和节点能量；第一能量分配矩阵生成模块，用于若所述当前物联网所处状态为离线状态，则调用预设的第一能量分配算法，结合所述时隙数量、所述节点数量、所述节点能量和所述当前物联网的信道矩阵，确定第一能量分配矩阵；总节点能量获取模块，用于若所述当前物联网所处状态为在线状态，则获取第p时隙内
全部所述传感器节点采集到的总节点能量；第二能量分配矩阵生成模块，用于调用预设的第二能量分配算法，结合所述时隙数量、所述节点数量、所述总节点能量和所述信道矩阵，确定第二能量分配矩阵；能量分配矩阵下发模块，用于下发所述第一能量分配矩阵或所述第二能量分配矩阵到由全部所述传感器节点组成的传感器网络。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一能量分配算法包括：根据所述节点能量与马尔科夫估计法，确定在m个所述时隙的预测能量收集矩阵；初始化第一最小约束和第一最大约束，构建第一初始目标函数；采用majorization
‑
minimization优化框架对所述第一初始目标函数进行转换，得到第一目标函数；基于所述预测能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第一等效测量矩阵；求解所述第一目标函数，得到新的预测能量收集矩阵；基于预设的第一收缩因子与所述第一最小约束的乘积，得到新的第一最小约束；基于预设的第二收缩因子与所述第一最大约束的乘积，得到新的第一最大约束；跳转执行所述基于所述预测能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第一等效测量矩阵的步骤，直至迭代次数等于预设第一迭代阈值，将当前时刻的预测能量收集矩阵确定为第一能量分配矩阵。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一目标函数为：8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一目标函数为：8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一目标函数为：8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一目标函数为：φ
i,j
≥0,p≤i≤m,1≤j≤n≥0,p≤i≤m,1≤j≤n9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二能量分配算法包括：将能量参数初始化为所述总节点能量的最小值；基于第p
‑
1时隙每个传感器节点对应的剩余能量和所述能量参数，确定第p时隙每个传感器节点对应的实际能量收集矩阵；初始化第二最小约束和第二最大约束，构建第二初始目标函数；
采用majorization
‑
minimization优化框架对所述第二初始目标函数进行转换，得到第二目标函数；基于所述实际能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第二等效测量矩阵；求解所述第二目标函数，得到新的实际能量收集矩阵；基于预设的第三收缩因子与所述第二最小约束的乘积，得到新的第二最小约束；基于预设的第四收缩因子与所述第二最大约束的乘积，得到新的第二最大约束；跳转执行所述基于所述实际能量收集矩阵和所述当前物联网的信道矩阵，构建第二等效测量矩阵的步骤，直至迭代次数等于预设第二迭代阈值，将当前时刻的实际能量收集矩阵确定为第二能量分配矩阵。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二目标函数为：征在于，所述第二目标函数为：征在于，所述第二目标函数为：征在于，所述第二目标函数为：φ
i,j
≥0,p≤i≤m,1≤j≤n≥0,p≤i≤m,1≤j≤n

技术总结
本发明公开了一种能量收集型物联网的传感器能量分配方法和装置，通过获取当前物联网所包含的传感器节点的节点数量以及节点能量，基于当前物联网所处状态调用不同的能量分配算法，结合获取到的时隙数量、节点数量、节点能量和物联网所对应的信道矩阵，确定能量分配矩阵，最后根据物联网所处的状态下发能量分配矩阵到各个传感器节点组成的传感器网络，从而将各个传感器节点在各个时隙内的能量消耗量作为独立变量进行能量收集型物联网的能量分配，优化各个节点在各个时隙内的能量消耗量，降低物联网数据获取所需的时延。物联网数据获取所需的时延。物联网数据获取所需的时延。


技术研发人员：张军 谢广飞
受保护的技术使用者：人工智能与数字经济广东省实验室（广州）
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2021/10/23