CN110493305A - 一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，包括如下步骤：1)获取目标网络的数据参数；2)以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数；3)选择目标网络中的锚点；4)为目标网络中的所有充电站位置分配唯一所属的锚点；5)根据步骤S2构建的效用函数，构建充电路径规划巡游路径；6)双功能小车按照步骤S5构建的充电路径规划巡游路径对网络进行巡游，从而完成网络充电站位置的充电。通过构建与移动能耗相关的效用函数对电车充电路径进行限制，同时通过选取锚点并将充电站位置分配给锚点，从而构建充电路径规划巡游路径，因此本发明方法能够能够有效减少充电路径规划的移动能耗，延长电车的生命期，而且可靠性高。

Description

一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的 方法

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，具体是一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法。

背景技术

传统能源消耗速度非常迅速而再生速度非常缓慢，同时对环境的污染非常大。近年来，人们在绿色出行领域中不断探索，电动汽车就是其中的代表之一。电动汽车是用电池代替传统能源来提供动力，由于电动汽车的能源利用率高、零污染、噪声低，所以市面上的电动汽车保有量一直在增加。但是电动汽车与传统能源汽车相比也有其缺陷，存在无法远距离持续行驶、充电时间长、相关的充电设施配置不合理等问题。

如果行驶中的电动车可以根据电池剩余电量和充电站使用状态为用户提供合理的充电调度和行驶路径优化方案，就能减少用户对电动汽车可行驶距离的担忧。虽然目前对电动汽车充电调度上的相关研究还在起步阶段，但是基于狄克斯特拉算法的电动汽车的充电调度和行驶路径优化的方案提供了一种可靠准确的方法，调度优化方法能让用户合理地安排电动汽车充电时机和充电行驶路径，减少用户的等待时间，也能够解决充电站资源的不合理分配给用户带来的不便，与此同时促进电动汽车的普及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，包括如下步骤：

1)获取目标网络的数据参数；

2)以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数；

3)选择目标网络中的锚点；

4)为目标网络中的所有充电站位置分配唯一所属的锚点；

5)根据步骤S2构建的效用函数，构建充电路径规划巡游路径；

6)双功能小车按照步骤S5构建的充电路径规划巡游路径对网络进行巡游，从而完成网络充电站位置的充电。

进一步的，步骤2)所述的以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数，具体为以充电站位置电池能量，充电路径规划电池能量，充电站位置缓冲池约束，感知数据延迟约束以及数据流约束为限制条件，构建关于传感区域中充电站位置和移动小车充电路径规划能量消耗的效用函数；

进一步的，所述的效用函数，具体为采用如下函数为效用函数：

进一步的，步骤3)所述的选择目标网络中的锚点，具体为根据传感器充电站位置k跳范围内邻域充电站位置数量和邻域充电站位置能量值计算传感区域充电站位置权重，并根据权重值依次选择传感器充电站位置作为锚点；

进一步的，步骤4)所述的为目标网络中的所有充电站位置分配唯一所属的锚点，具体为根据传感器充电站位置距离锚点的距离和路由跳数，为每个充电站位置分配唯一所属锚点，使得充电站位置感知数据传至锚点处时耗能最少；

进一步的，步骤5)所述的构建充电路径规划巡游路径，具体为在满足效用函数约束条件的前提下，通过凸多边形构建区域内锚点和基站的最短巡游路径：若充电路径规划巡游过程中收到待充电充电站位置充电请求，小车通过计算添加该待充电充电站位置至巡游路径后是否满足优化函数约束条件，以确定充电路径规划本轮中是否服务该充电站位置；

进一步的，所述的构建充电路径规划巡游路径，具体为采用如下步骤构建充电路径规划巡游路径：

(1)在满足步骤S2所述的效用函数的前提下，通过凸多边形构建区域内APs和基站的最短巡游路径；

(2)在任意一轮中，进行如下判断：

若没有除锚点外的传感器充电站位置发送充电请求，则充电路径规划巡游路径为步骤(1)中构建的区域内锚点和基站的最短巡游路径；

若有除锚点外的传感器充电站位置发送充电请求，则首先计算将该待充电的传感器充电站位置插入步骤(1)得到的区域内锚点和基站的最短巡游路径中后，该巡游路径是否满足步骤S2所述的效用函数：若满足，则以插入待充电的传感器充电站位置后新增的距离最短为原则，将待充电的传感器充电站位置插入由步骤(1)构建的区域内锚点和基站的最短巡游路径中，形成最终的充电路径规划巡游路径；否则，则在该轮中放弃该待充电的传感器充电站位置，并在下一轮中将该待充电的传感器充电站位置列为必须服务的充电站位置，从而确保该待充电的传感器充电站位置能够及时得到能量补充。

本发明的有益效果是：通过构建与移动能耗相关的效用函数对电车充电路径进行限制，同时通过选取锚点并将充电站位置分配给锚点，从而构建充电路径规划巡游路径，因此本发明方法能够能够有效减少充电路径规划的移动能耗，延长电车的生命期，而且可靠性高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

具体实施时，如图1所示，一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，包括如下步骤：

1)获取目标网络的数据参数；

2)以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数；

3)选择目标网络中的锚点；

4)为目标网络中的所有充电站位置分配唯一所属的锚点；

5)根据步骤S2构建的效用函数，构建充电路径规划巡游路径；

6)双功能小车按照步骤S5构建的充电路径规划巡游路径对网络进行巡游，从而完成网络充电站位置的充电。

在一个具体实施例中，步骤2)所述的以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数，具体为以充电站位置电池能量，充电路径规划电池能量，充电站位置缓冲池约束，感知数据延迟约束以及数据流约束为限制条件，构建关于传感区域中充电站位置和移动小车充电路径规划能量消耗的效用函数；

在另一个具体实施例中，所述的效用函数，具体为采用如下函数为效用函数：

在具体实施时，步骤3)所述的选择目标网络中的锚点，具体为根据传感器充电站位置k跳范围内邻域充电站位置数量和邻域充电站位置能量值计算传感区域充电站位置权重，并根据权重值依次选择传感器充电站位置作为锚点；

在另一个具体实施例中，步骤4)所述的为目标网络中的所有传感器充电站位置分配唯一所属的锚点，具体为根据传感器充电站位置距离锚点的距离和路由跳数，为每个充电站位置分配唯一所属锚点，使得充电站位置感知数据传至锚点处时耗能最少。

更具体的，步骤5)所述的构建充电路径规划巡游路径，具体为在满足效用函数约束条件的前提下，通过凸多边形构建区域内锚点和基站的最短巡游路径：若充电路径规划巡游过程中收到待充电充电站位置充电请求，小车通过计算添加该待充电充电站位置至巡游路径后是否满足优化函数约束条件，以确定充电路径规划本轮中是否服务该充电站位置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的构建充电路径规划巡游路径，具体为采用如下步骤构建充电路径规划巡游路径：

(1)在满足步骤S2所述的效用函数的前提下，通过凸多边形构建区域内APs和基站的最短巡游路径；

(2)在任意一轮中，进行如下判断：

若没有除锚点外的传感器充电站位置发送充电请求，则充电路径规划巡游路径为步骤(1)中构建的区域内锚点和基站的最短巡游路径；

若有除锚点外的传感器充电站位置发送充电请求，则首先计算将该待充电的传感器充电站位置插入步骤(1)得到的区域内锚点和基站的最短巡游路径中后，该巡游路径是否满足步骤S2所述的效用函数：若满足，则以插入待充电的传感器充电站位置后新增的距离最短为原则，将待充电的传感器充电站位置插入由步骤(1)构建的区域内锚点和基站的最短巡游路径中，形成最终的充电路径规划巡游路径；否则，则在该轮中放弃该待充电的传感器充电站位置，并在下一轮中将该待充电的传感器充电站位置列为必须服务的充电站位置，从而确保该待充电的传感器充电站位置能够及时得到能量补充。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取目标网络的数据参数；

2)以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数；

3)选择目标网络中的锚点；

4)为目标网络中的所有充电站位置分配唯一所属的锚点；

5)根据步骤S2构建的效用函数，构建充电路径规划巡游路径；

6)双功能小车按照步骤S5构建的充电路径规划巡游路径对网络进行巡游，从而完成网络充电站位置的充电。

2.根据权利要求1所述的一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，其特征在于：步骤2)所述的以最小化网络能量消耗为目标，构建效用函数，具体为以充电站位置电池能量，充电路径规划电池能量，充电站位置缓冲池约束，感知数据延迟约束以及数据流约束为限制条件，构建关于传感区域中充电站位置和移动小车充电路径规划能量消耗的效用函数。

3.根据权利要求1所述的一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，其特征在于：所述的效用函数，具体为采用如下函数为效用函数：

4.根据权利要求1所述的一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，其特征在于：步骤3)所述的选择目标网络中的锚点，具体为根据传感器充电站位置k跳范围内邻域充电站位置数量和邻域充电站位置能量值计算传感区域充电站位置权重，并根据权重值依次选择传感器充电站位置作为锚点。

5.根据权利要求1所述的一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，其特征在于：步骤4)所述的为目标网络中的所有充电站位置分配唯一所属的锚点，具体为根据传感器充电站位置距离锚点的距离和路由跳数，为每个充电站位置分配唯一所属锚点，使得充电站位置感知数据传至锚点处时耗能最少。

6.根据权利要求1所述的一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，其特征在于：步骤5)所述的构建充电路径规划巡游路径，具体为在满足效用函数约束条件的前提下，通过凸多边形构建区域内锚点和基站的最短巡游路径：若充电路径规划巡游过程中收到待充电充电站位置充电请求，小车通过计算添加该待充电充电站位置至巡游路径后是否满足优化函数约束条件，以确定充电路径规划本轮中是否服务该充电站位置。

7.根据权利要求6所述的一种根据充电站使用状况和距离远近来进行充电路径规划的方法，其特征在于：所述的构建充电路径规划巡游路径，具体为采用如下步骤构建充电路径规划巡游路径：

(1)在满足步骤S2所述的效用函数的前提下，通过凸多边形构建区域内APs和基站的最短巡游路径；

(2)在任意一轮中，进行如下判断：

若没有除锚点外的传感器充电站位置发送充电请求，则充电路径规划巡游路径为步骤(1)中构建的区域内锚点和基站的最短巡游路径；

若有除锚点外的传感器充电站位置发送充电请求，则首先计算将该待充电的传感器充电站位置插入步骤(1)得到的区域内锚点和基站的最短巡游路径中后，该巡游路径是否满足步骤S2所述的效用函数：若满足，则以插入待充电的传感器充电站位置后新增的距离最短为原则，将待充电的传感器充电站位置插入由步骤(1)构建的区域内锚点和基站的最短巡游路径中，形成最终的充电路径规划巡游路径；否则，则在该轮中放弃该待充电的传感器充电站位置，并在下一轮中将该待充电的传感器充电站位置列为必须服务的充电站位置，从而确保该待充电的传感器充电站位置能够及时得到能量补充。