CN104734372A - WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，用于保证网络中每个节点都能及时补充电量，从而平衡网络能量，延长网络生命周期。本发明的方法结合充电器的充电特点和节点的地理位置信息设计路由协议，在确定了算法路由协议的基础上，根据网络中实际的能量分布情况，通过调整充电器的移动速度，给能耗更多的节点补充更多能量，以平衡网络能量。因此，本发明能有效延长网络寿命，同时能保证充电器能充分休息，提高充电效率。

Description

WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法

技术领域

本发明属于无线传感器网络充电技术，具体地本发明涉及一种利用无线充电技术为网络中的节点补充能量且能根据节点能耗不同动态调整充电器的充电量以达到网络能量均衡、延长网络寿命的方法。

背景技术

WRSNs是无线可充电传感器网络的简称，包含一个或多个可移动的充电器，可以通过无线充电的方式给网络中的节点传输能量，以实现对节点能量的补充，解决了传统传感器网络中电量有限、电池更换困难的问题，大大延长了网络的生命周期。目前，WRSNs中充电算法的相关研究文献如下：

1、Constantinos Marios Angelopoulos等人在2014年的《Computer Networks》上发表文章“Wireless energy transfer in sensor networks with adaptive,limitedknowledge protocols”，文中提出三种充电协议，分别是GKP(Global KnowledgeProtocol)，LRP(Limited Reporting Protocol)，RTP(Reactive Trajectory Protocol)。其中GKP是一种集中式的充电协议，其需要知道网络的全局信息，通信代价较大，不适用于大规模网络。LRP则只需要知道部分节点的剩余能量信息作为对网络全局信息的采样，因此大大减少了网络的通信代价。RTP协议通过建树的方式选出网络中承担了较大通信量、能耗较大的节点并优先给它们充电。节点只需要和周围的邻居节点进行通信，即信息只在小范围内广播，减小了通信量。

2、Tifenn Rault等人在2013年的《IEEE Global Communications Conference》上发表文章“Multi-hop wireless charging optimization in Low-Power Networks”。算法设计的目标是确定最少的充电器个数及其位置，同时考虑了节点的能量需求、转化时的能量损失及充电器容量。假设充电器的位置限制为节点的位置。算法分为两步：对充电器的任一可能位置，以该位置为根建立一个能覆盖所有节点的最短路径树(Dikjstra’s algorithm)。能量损失方面，认为和节点之间的边长为乘法关系而不是加法关系。提出一种混合整数线性规划模型MILP，利用第一步建立的树，来确定所需的最少充电器个数。这样如果一个充电器位于树根位置，它能满足该树上所有节点的能量需求。不足之处在于该算法中充电器在部署完成之后，被限制在某些位置，同时只考虑了一个充电周期内对节点的能量补充，而忽略了网络永续性问题。

3、Liguang Xie等人在2012年的《IEEE/ACM Transactions on Networking》上发表文章“Making Sensor Networks Immortal:An Energy-Renewal Approach withWireless Power Transfer”，利用一种移动能量补充工具在网络中定期移动，为节点进行无线能量补充。作者首次提出了能量补充周期的概念，着力解决一个最优化问题，其目标是最大化充电器的休息时间和整个能量补充周期的比例。这样就提高了充电器的充电效率。在充电器最佳移动路径方面，作者证明了只有当充电器沿着最短哈密顿循环经过所有节点和基站时，才能使得充电器休息时间和整个能量补充周期的比值达到最大值，也就是求得最优解。但是这种算法的计算复杂度较高，在大规模网络中应用时，计算代价太大。

4、Zi Li等人在2010年的《Wireless Algorithms,Systems,and Applications》上发表文章“Study of Joint Routing and Wireless Charging Strategies in SensorNetworks”，文章综合考虑了节点路由和充电(ML-JRC)问题，即通过这两种手段的共同作用来延长网络寿命。作者认为节点的路由选择和充电器的充电顺序互相关联，具体体现为：根据节点路由选择不同，充电器对应地确定节点的充电顺序；而根据充电器当前的位置，节点可能调整路由选择，出于能效的考虑选择更长的但是距离充电器更近的路径。本文用数学语言描述了ML-JRC问题，证明这是一个NP完全问题，并用最优化理论计算得到了网络寿命的上限值，从而可以确定充电策略，但是用该方法求得最优解的计算复杂度很高。因此作者提出3种复杂度较低的启发式算法：LRE(最低剩余能量优先法)，LEL(固定路由下最短预测寿命优先算法)，AEA(动态路由下能量自适应分配算法)。仿真结果表明本文提出的这三种启发式充电算法能有效提高网络寿命，但是充电器需掌握整个网络的信息，包括节点的位置及能量，通信代价较高。另外作者假设充电器移动无延迟和能量损耗，这是不实际的。

5、Bin Tong等人在2010年的《International Conference on DistributedComputing Systems》上发表“How Wireless Power Charging Technology AffectsSensor Network Deployment and Routing”，文章阐述了无线充电技术对节点部署和路由的影响。作者首先提出了一个无线充电模型，充电器可给周围临近的多个节点进行充电，且周围节点数越多，充电器的充电效率越高。基于这个模型，作者提出了一种节点部署和充电方案，具体分为四个步骤：找到从每个监测点到基站最省能量的路径，建立能量最低和负担集中的路由树并削减路由树，合并兄弟监测点，根据工作负担部署节点。由于得到的路由树是能量最低且负担高度集中的，且在这些树的根结点位置上部署了数量相对较多的传感器节点，这样有利于均衡网络能耗。该算法结合充电模型和路由考虑了充电问题，但是没有考虑充电器在各个监测点之间具体的移动策略，以及可能存在的各个监测点之间充电不均衡的情况。

综上所述，虽然WRSNs中无线充电算法研究取得了很大进展，但仍存在以下问题：

1.没有联合实际路由，考虑网络中节点实际的能量分布，即简单地假设节点能耗相等或为随机值；

2.只考虑一个充电周期内的充电策略而不考虑由于能量变化可能需要的充电策略的调整；

3.不考虑充电器移动的能量和时间代价；

4.计算复杂，不适用于大规模网络。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有WRSNs中充电方法中存在的不足，提出了一种WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法。方法是根据充电器的移动路径及充电特点设计节点的路由协议，在全网路由协议的基础上，理论分析节点的能量分布，设计能量自适应的无线充电算法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电算法。该方法包括如下步骤：

(1)根据监测区域大小和应用需求，确定合适的节点通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch和移动路径规划算法；

(2)根据充电器在不同的移动路径下的能量补充特点设计相应的路由协议，使得理论上能获得更多能量的节点承担更多的接收和转发数据包的任务，以达到均衡局部能量的目的；

(3)根据无线传感器网络中节点能量信息的反馈以及充电器的充电模型，通过控制充电器的移动方式(移动速度、入网时间)来平衡网络能量，达到全网能量均衡的目的。

其中所述节点的通信半径R_co和充电器的充电范围R_ch的具体设定方法为：假设监测区域大小为L×L，取合适的节点的通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch，使得L＝nR_ch＝nR_co，n为正整数。

所述充电模型为电磁感应充电，即充电时节点的接收功率P_r和充电器的充电功率P₀的关系为其中λ是电磁波信号的波长，d是发送方(充电器)和接收方(节点)之间的距离，由于节点的接收功率随着距离的增大急剧下降，当超过一定阈值时接收功率可忽略不计，该阈值为R_ch，即充电器的充电范围。

进一步地，充电器的移动路径规划算法采用Scan和Double Scan两种算法。

进一步地，上述步骤(2)中路由协议的设计方法为：

在Scan路径下，靠近充电器移动路径的节点补充能量较多，而远离移动路径的节点补充的能量很少；

在Scan路径下，节点首先判断相邻的距离sink更近的充电器移动路径，记为l_near，然后选择邻居节点中距离该路径最近的节点作为下一跳传输节点。具体通信过程如下：首先，每个节点广播一个Hello包，其中包含了自己的位置信息，收到信息的邻居节点首先会判断自己是否比该节点到sink的距离更近，若是，则发送一个包含自己位置信息的应答数据包。若不是，则不回复信息。每个节点距离l_near的最小值记为d_min。该节点收到邻居节点的回复信息后，选择d_min值最小的节点，给该节点发送一个确认信息，表示该节点将作为下一跳传输节点。每个节点都维持一个链表，记录自己的上一跳或下一跳节点。

在Double Scan路径下，靠近水平移动路径和垂直移动路径交叉点的节点补充能量较多，其它节点补充能量较少；

在Double Scan路径下，充电器水平移动轨迹和垂直移动轨迹相交形成多个交叉点。节点在选择下一跳时，会首先判断出周围4个交叉点中距离sink节点最近的交叉点，记为p_nearest，然后在邻居节点中选择距离p_nearest最近的节点作为下一跳节点。具体通信过程如下：首先，每个节点广播一个包含了自己的位置信息的Hello包，收到该信息的邻居节点首先会判断是否比该节点到sink节点的距离更近，若是，则发送一个包含自己位置信息的应答数据包，若不是，则不回复任何信息。该节点收到邻居节点的回复信息后，首先判断出周围4个交叉点中距离sink节点最近的交叉点p_nearest，然后在回复信息的邻居节点中选择距离p_nearest最近的节点作为下一跳节点，并给该节点发送一个确认信息。每个节点都维持一个链表，记录自己的上一跳或下一跳节点。这样，经过一轮广播之后，每个节点都能找到一条自己到sink节点的路由路径，也就确定了路由协议。

进一步地，步骤(3)中节点能量信息的反馈方法如下：

节点定期将自己的能量信息以多跳路由的方式发送给sink节点，节点发送该信息的时间间隔为T，即全网的能量更新频率为1/T，sink节点可与充电器进行通信，因此充电器也能掌握全网节点的信息。

进一步地，步骤(3)中充电器的移动方式包括其移动速度、进入网络的时间，以及Scan路径下的垂直扫描精度d_v、Double Scan路径下的水平扫描精度d_h和垂直扫描精度d_v的确定。这里设置d_v＝d_h＝R_ch。根据节点的剩余能量信息以及充电器的充电速度和充电能量的关系，确定充电器在不同区域移动时的速度，旨在给承担较多通信任务的节点多补充能量，以实现全网能量均衡。同时，为了提高充电器的充电效率，设置一个节点平均低能量阈值λE(0＜λ＜1)，当节点平均能量低于λE时，充电器进入网络充电。在一个充电周期结束后，节点的平均能量低于阈值λE时，充电器第二次进入网络，这样保证节点在接收到能量的同时，充电器有足够的时间休息和补充能量，提高充电效率。

其中所述一个充电周期是指充电器从进入网络到下一次再进入网络的时间，即包括了充电器在网络中充电的时间和在网络外的能量补充和休息时间。因此，本发明通过结合充电器的充电特点和节点的地理位置设计路由协议、根据路由协议和节点的能量消耗设计充电算法，实现了网络的局部能量均衡和全网能量均衡，有效地延长了网络的生命周期。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明的网络模型图；

图3为本发明中充电器在Scan路径下的充电示意图；

图4为本发明中充电器在移动充电时的能量计算示意图；

图5为本发明中充电器在Double Scan下的充电示意图。

具体实施方式

本发明分析了充电器在给定充电路径下的充电特点，并结合节点的地理位置，设计节点的路由协议，在确定路由协议的基础上，根据网络节点的实际能耗情况，通过动态调整充电器的移动方式实现全网能量均衡，提供了一种WRSNs中联合地理位置路由信息的能量自适应充电方法。

本发明主要提出了利用充电器的充电特点设计路由协议、并根据路由协议指导充电器移动的无线充电方法。

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为本发明的流程图，其步骤包括：

(1)根据监测区域大小和应用需求，确定合适的节点通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch和移动路径规划算法；

(2)根据充电器在不同的移动路径下的能量补充特点设计相应的路由协议，使得能量较多的节点承担更多的接收和转发数据包的任务，以达到局部能量均衡的目的；

(3)根据无线传感器网络中节点能量信息的反馈以及充电器的充电模型，通过控制充电器的移动方式来平衡网络能量，达到全网能量均衡的目的。

如图2所示为本发明的网络模型，网络包括移动sink节点和传感器节点。网络是大小为L×L的矩形区域，网络内随机部署普通传感器节点，这些节点地理位置信息已知，网络中所有节点均处于静止状态。网络中节点通过多跳方式路由数据包。sink节点位于区域的中心。充电器可与sink节点通信，获取网络中节点的信息。

步骤(1)中节点的通信半径R_co和充电器的充电范围R_ch的具体设定方法为：

假设监测区域半径为L×L，取合适的节点的通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch，使得L＝nR_ch＝nR_co，n为正整数。

充电器的充电范围的方法如下：

充电器采用电磁感应充电技术对节点进行无线能量补充，即充电时节点的接收功率P_r和充电器的充电功率P₀的关系为其中λ是电磁波信号的波长，d是发送方和接收方之间的距离，发送方为充电器，接收方为节点，由于节点的接收功率随着距离的增大急剧下降，当超过一定阈值时接收功率可忽略不计，该阈值为R_ch，即充电器的充电范围。

充电器的移动路径规划算法采用Scan和Double Scan两种算法。

步骤(2)中路由协议的设计方法为：

在Scan路径下，靠近充电器移动路径的节点补充能量较多，而远离移动路径的节点补充的能量很少；

在Scan路径下，节点首先判断出相邻移动路径中距离sink节点较近的一条路径，然后将选择邻居节点中距离该路径最近的节点作为下一跳节点，节点选定下一跳节点后，给下一跳节点发送一个确认信息；

在Double Scan路径下，靠近水平移动路径和垂直移动路径交叉点的节点补充能量较多，其它节点补充能量较少；

在Double Scan路径下，充电器水平移动轨迹和垂直移动轨迹相交形成多个交叉点；节点在选择下一跳时，会首先判断出周围4个交叉点中距离sink节点最近的交叉点，记为p_min，然后在邻居节点中选择距离p_min最近的节点作为下一跳节点，并给该节点发送一个确认信息，每个节点都维持一个链表，记录自己的上一跳或下一跳节点；这样，经过一轮广播之后，每个节点都能找到一条自己到sink节点的路由路径。

步骤(3)中节点能量信息的反馈方法为：节点定期将自己的能量信息发送给sink节点，节点发送该信息的时间间隔为T，即全网的能量更新频率为1/T，sink节点可与充电器进行通信，充电器也能实时掌握全网节点的信息。

步骤(3)中充电器的移动方式包括其移动速度、进入网络的时间，以及Scan路径下的垂直扫描精度d_v、Double Scan路径下的水平扫描精度d_h和垂直扫描精度d_v的确定；

设置d_v＝d_h＝R_ch，根据节点的剩余能量信息以及充电器的充电速度和充电能量的关系，确定充电器在不同区域移动时的速度，在给承担较多通信任务的节点多补充更多能量，以实现全网能量均衡；

同时，为了提高充电器的充电效率，设置一个节点平均低能量阈值λE(0＜λ＜1)，当节点平均能量低于λE时，充电器进入网络充电，在一个充电周期结束后，节点的平均能量低于阈值λE时，充电器第二次进入网络，这样保证节点在接收到能量的同时，充电器有足够的时间休息和补充能量，提高充电效率。

实施例：

如图3所示为充电器在Scan路径下的充电示意图。由于d_v＝R_ch，充电器在一个充电周期中在网络中移动的路径总长度为

如图4所示，对于处于网络中的任一节点i，其被充电的时间为充电器的充电范围刚刚接触i到充电圈即将离开i的时间，即充电器从图中点A移动到点B的时间，要计算这段时间，首先要计算AB两点之间的距离，即如图4中的l。在已知节点坐标的情况下，l可用以下公式计算：

$l=2\sqrt{{R_{\mathrm{ch}}}^2-D^2}.$

其中，D为节点到圆心连线的垂直距离。假设充电器移动的速率为v，对于图(4)中的节点i，在接收充电器传输能量的t时间时其距离充电器的距离为d，则根据充电时的发送功率和接收功率之间的关系可知，则充电器从A移动到B对节点i的充电总量为其中， $t_i=\frac{l}{v}=\frac{2\sqrt{{R_{\mathrm{ch}}}^2-D^2}}{v},q=\frac{P_0{\mathrm{\λ}}^2}{4\mathrm{\π}}.$

为方便计算，将求能量的式子转化为：令则有：

$\begin{array}{c}{E}_i=\frac{2}{v}{\∫}_0^{\frac{t_i}{2}}\frac{q}{a^2+D^2}\mathrm{da}=\frac{2}{v{D}^2}{\∫}_0^{\frac{t_i}{2}}\frac{q}{{\left(\frac{a}{D}\right)}^2+1}\mathrm{da}\\ =\frac{2q}{\mathrm{vD}}\arctan \frac{a}{D}{|}_0^{\frac{t_i}{2}}=\frac{2q}{\mathrm{vD}}\arctan \frac{\sqrt{{R_{\mathrm{ch}}}^2-D^2}}{D}\\ =\frac{2q}{\mathrm{vD}}\∠\mathrm{\α}\end{array}$

其中， $q=\frac{P_0{\mathrm{\λ}}^2}{4\mathrm{\π}}.$

如图所示，∠α为节点i与A点的连线和i到AB垂线的夹角，这样，充电器在网络中移动进行充电时，每个节点得到的电量就能计算出来。可以看出，充电器在移动充电时，节点所得电量和两个因素有关：①充电器的速度。②节点到充电器移动轨迹的垂直距离。充电器的速度越小，与充电器轨迹的垂直距离越近，节点补充电量越多。

充电器按Scan路径移动时，路径轨迹将网络划分为垂直方向的n等份，每一等份称为一个网络子区域，记为Rg₁,Rg₂,…Rg_n。假设经过一段时间后，各个子区域中节点的平均剩余能量分别为α₁E,α₂E,…α_nE。现要通过无线充电使得节点能量达到βE(α_j＜β≤1)，则节点需补充的能量为βE-α_jE＝E(β-α_j)，其中j＝1,2,…n。

已知节点需要补充的能量，则根据可得出若希望节点能补充E(β-α_i)电量，则需要充电器移动速度为由于每个节点到充电器移动路径的距离不等，对应的充电器的移动速度不等。这里取一个子区域中所有节点对应充电器移动速度的平均值作为充电器移动的实际速度。即对于任一子区域Rg_j，我们取每个子区域中所有节点对应的v值的平均值v_j，有：其中，m是子区域Rg_i中节点的个数，S_i表示该区域中所有节点的集合。

通过调整充电器的速度实现了给消耗能量更多的节点补充更多能量、平衡网络能量的目的。

同时，算法要满足以下两个限制条件：

1)从充电器进入网络到给最后一个子区域Rg_n充电时，Rg_n中的节点平均剩余能量不得低于λE；

2)当充电器再次给第一个子区域Rg₁充电时，Rg₁中的节点平均剩余能量不得低于λE；

设充电器在时刻t₀首次进入网络，t₁时第二次进入网络，则上述限制条件用数学表达式表达为：

$\left\{\begin{array}{c}E-v_{\mathrm{cn}}(t_0+\underset{j=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{L}{{\stackrel{\‾}{v}}_j})\≥\mathrm{\λE}\\ \mathrm{\βE}-v_{c1}(t_1-t_0-\frac{L}{{\stackrel{\‾}{v}}_1})\≥\mathrm{\λE}\end{array}\right.$

其中L是区域的边长，v_cj是第j个子区域中节点的平均能耗速度，，t₀＞0,t₁＞0。由于节点的路由方式不变，在不考虑网络攻击等其他外在因素的情况下，节点的能耗速度应该是定值。假设经过t时间，子区域Rg_j中节点平均消耗的能量为E_j'，则节点的平均能耗速度v_cj为：

$v_{\mathrm{cj}}=\frac{E_j^{\′}}{t}$

调整β值和λ值，使得能保证t₀＞0,t₁＞0。这样可以求出t_0max，t_1max，即充电器不一定要一直在网络中充电，而是等到节点剩余能量不足一定阈值时才充电。这样能保证充电器休息的时间足够长，提高充电效率。

图5为充电器在Double Scan路径下的移动轨迹示意图。其中节点获得的能量和充电器移动速度的计算方法和Scan路径下相同。

本发明根据充电器的移动路径及充电特点设计节点的路由协议，再根据节点的能量分布，设计能量自适应的无线充电算法，给出充电器具体的移动特性，如充电器速度，进入网络的时间等。本发明具有简单可靠、充电覆盖率高的优点，仅适用一个充电器就实现了对网络中节点能量的补充，提高了网络的生命周期，节约了网络成本，可扩展性强，具有广泛的应用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)根据监测区域大小和应用需求，确定合适的节点通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch和移动路径规划算法；

(2)根据充电器在不同的移动路径下的能量补充特点设计相应的路由协议，使得能获得更多能量的节点承担更多的接收和转发数据包的任务，以达到均衡局部能量的目的；

(3)根据无线传感器网络中节点能量信息的反馈以及充电器的充电模型，通过控制充电器的移动方式来平衡网络能量，达到全网能量均衡的目的。

2.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述步骤(1)中节点的通信半径R_co和充电器的充电范围R_ch的具体设定方法为：

假设监测区域大小为L×L，取合适的节点的通信半径R_co、充电器的充电范围R_ch，使得L＝nR_ch＝nR_co，n为正整数。

3.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述充电器充电范围的确定方法如下：

充电器采用电磁感应充电技术对节点进行无线能量补充，即充电时节点的接收功率P_r和充电器的充电功率P₀的关系为其中λ是电磁波信号的波长，d是发送方和接收方之间的距离，发送方为充电器，接收方为节点，由于节点的接收功率随着距离的增大急剧下降，当超过一定阈值时接收功率可忽略不计，该阈值为R_ch，即充电器的充电范围。

4.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述充电器的移动路径规划算法采用Scan和Double Scan两种算法。

5.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，

所述步骤(2)中路由协议的设计方法为：

在Scan路径下，靠近充电器移动路径的节点补充能量较多，而远离移动路径的节点补充的能量很少；

在Scan路径下，节点首先判断出相邻移动路径中距离sink节点较近的一条路径，然后将选择邻居节点中距离该路径最近的节点作为下一跳节点，节点选定下一跳节点后，给下一跳节点发送一个确认信息；

在Double Scan路径下，靠近水平移动路径和垂直移动路径交叉点的节点补充能量较多，其它节点补充能量较少；

在Double Scan路径下，充电器水平移动轨迹和垂直移动轨迹相交形成多个交叉点；节点在选择下一跳时，会首先判断出周围4个交叉点中距离sink节点最近的交叉点，记为p_min，然后在邻居节点中选择距离p_min最近的节点作为下一跳节点，并给该节点发送一个确认信息，每个节点都维持一个链表，记录自己的上一跳或下一跳节点；经过一轮广播之后，每个节点都能找到一条自己到sink节点的路由路径。

6.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述步骤(3)中节点能量信息的反馈方法为：节点定期将自己的能量信息发送给sink节点，节点发送该信息的时间间隔为T，即全网的能量更新频率为1/T，sink节点可与充电器进行通信，充电器也能实时掌握全网节点的信息。

7.根据权利要求1所述的WRSNs中联合地理位置路由的能量自适应充电方法，其特征在于，所述步骤(3)中充电器的移动方式包括其移动速度、进入网络的时间，以及Scan路径下的垂直扫描精度d_v、Double Scan路径下的水平扫描精度d_h和垂直扫描精度d_v的确定；

设置d_v＝d_h＝R_ch，根据节点的剩余能量信息以及充电器的充电速度和充电能量的关系，确定充电器在不同区域移动时的速度，给承担较多通信任务的节点多补充更多能量，以实现全网能量均衡；

同时，为了提高充电器的充电效率，设置一个节点平均低能量阈值λE(0＜λ＜1)，当节点平均能量低于λE时，充电器进入网络充电，在一个充电周期结束后，节点的平均能量低于阈值λE时，充电器第二次进入网络，这样保证节点在接收到能量的同时，充电器有足够的时间休息和补充能量，提高充电效率。