CN113179456B - 基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法。本发明方法通过充电效用与输出功率的比例最大化来确定每个停止点的功率分配，贪心选择充电覆盖增益最大的节点作为确定停止点，充电器输出功率更加细化，灵活地进行充电服务；将确定停止点均衡划分成不同的充电簇，同时缩短簇内移动距离，均衡不同充电器的工作负载；通过降低充电完成时间较早位置的输出功率及添加独立停止点的方式消除冲突停止点，避免了等待策略造成的延迟增加。本发明方法能更均衡的将网络中的充电任务分配给不同的充电器，提高整个网络中的充电效率，通过利用可调功率来更加灵活地服务网络中不同节点密度的区域，有效节约充电器能量消耗，缩短了充电延迟。
Description
技术领域
本发明涉及无线传感器网络领域，具体涉及一种基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法。
背景技术
无线传感器节点广泛应用于物联网中，这些节点通常由有限电量的电池供电，如何有效解决传感器的能量约束是该领域的一个关键问题。在可充电传感器网络中，无线能量传输作为一种可控的补充网络能量的方式，最近引起了学者的广泛关注。
无线能量传输技术的多节点充电方案中，充电器能够在其充电范围内同时为多个相邻节点充电，这极大地提高了充电效率。然而，无线能量传输会造成高电磁辐射安全性问题，最近的一些文献研究了静态充电器的辐射安全充电问题，如Dai等人在《Radiationconstrained wireless charger placement》一文提出了一种静态无线充电器放置方案，该方案可确保区域内每个位置的电磁辐射安全。文献《Radiation constrained faircharging for wireless power transfer》中研究了受辐射约束的公平充电问题，文中通过调整无线充电器的功率来最大化传感器的最小效用并提出了四个算法进行了有效求解。在考虑大规模无线传感网络的充电器部署问题中，静态充电器由于固定的充电范围会导致部署数量以及成本的大幅升高。因此另一些研究转移到了多移动充电设备下的安全充电，Rault等人在《Avoiding radiation of on-demand multi-node energy charging withmultiple mobile chargers》中在按需充电中将多节点能量传输和多移动充电器结合，文中采用冲突等待的保守策略保证安全充电的同时来减少充电延迟，在《A Safe ChargingAlgorithm Based on Multiple Mobile Chargers》一文中Wang等人采用了单节点充电策略并使用冲突等待的思想实现了多个MC(Mobile Charger，移动充电器)的安全充电。可以看到，目前的多MC移动充电研究中并未考虑多个MC的功率可调性，采用冲突等待的保守安全充电处理方式不够灵活，这种方式增加了网络的充电延迟。
发明内容
本发明的目的在于针对现有方法中存在的问题，提供一种基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，能够保证高效率的安全充电并最小化多个移动充电器之间的最大充电延迟。
本发明方法首先通过网络传感器节点之间的通信协议获取到每个传感器节点的空间地理位置和剩余电量，计算节点的能量需求，汇总充电信息，根据获取到的节点位置信息构建无线传感器网络的二维平面网络；然后在网络中的请求节点中确定每个停止点的最优分配功率，并贪心选择具有最大充电覆盖增益的停止点。再将停止点分为N组，以便每辆MC可以为其自己的节点子集充电，分配任务的目标是平衡不同MC之间的工作负载，同时最大程度地减少MC在网络中的行驶距离。最后，为充电器规划安全的充电移动路径，在充电过程中遇到冲突停止点时，采用局部降低功率这种更加灵活的处理方式避免充电延迟的延长。
为实现发明目的，本发明采用如下技术方案：
采用的无线传感网络为：在一个感兴趣的平面区域中，存在N个相同的移动可调功率无线充电器sn，n＝1,2,…,N，和M个随机部署的可充电固定传感器节点om，m＝1,2,…,M，并且N＜＜M，网络中心配有固定位置的基站；传感器节点收集来自充电器的无线电力，从而保持正常工作；所有MC最初都位于仓库o0，基站是传感器数据采集的汇聚节点，并负责从仓库分派sn调度充电任务，具体步骤如下：
步骤(1)通过传感器节点和基站之间的无线通信传输，获取传感器节点的空间位置信息和剩余电量信息，根据空间位置信息构建网络图，根据剩余电量信息汇总请求节点；传感器节点的能量需求是当前节点的剩余电量距离节点电池容量的差值：Eo-Er，Er表示节点当前的剩余能量，Eo表示节点电池容量，将能量需求低于阈值的传感器节点作为请求节点添加进服务队列Vo；
步骤(2)将每个请求节点都作为sn的停止点，计算每个停止点的功率等级分配；
步骤(3)从所有停止点中每次选择具有最大充电覆盖增益的停止点，并更新剩余节点的功率分配，确定最终选出的sn停止点；
步骤(4)计算每个确定停止点处的停留时间；
步骤(5)将选出的sn停止点划分成N个互斥的充电簇；
步骤(6)对每个充电簇求解初始充电路径；
步骤(7)根据初始路径中的充电停止点访问顺序进行冲突停止点判定和消除操作，并规划最终的多MC安全充电路径求出最大充电延迟。
进一步，步骤(2)具体是：
(2-1)计算每个请求节点处的充电覆盖集合：当sn停靠在请求节点o，o∈O，O＝{o1,o2,...,oM}，并工作在h功率等级下,请求节点o和邻近节点Nh(o)能够被同时充电；Nh(o)指当MC处于功率级别h时位于其当前充电半径D(h)内的节点，表示为：
Nh(o)＝{u|d(u,o)≤D(h),u∈O,u≠o}；其中d(u,o)是请求节点u和o的欧式距离；定义请求节点o处的充电覆盖集合为：
{o}表示仅包含请求节点o的集合，∪表示求两个集合的并集；
(2-2)计算每个请求节点处的充电效用，其中请求节点u的充电效用U(u)是指充电覆盖集合
中节点的能量接收功率总和：
其中，p(d(u,w))表示距离u为d的节点w的接收功率；
(2-3)计算每个请求节点处的功率等级，选择策略是从小到大遍历充电器的功率使得充电效用与功率成本之比最大化，表示为：
其中，L表示sn可以开启的最大功率等级，uξ表示编号为ξ的停止点，p(hξ)表示sn在功率等级hξ的输出功率。
再进一步，步骤(3)具体是：
(3-1)计算每个停止点对应的充电覆盖增益
其中，ok表示选中的第k个停止点，
表示第k个停止位置开启的功率等级，
表示MC在功率等级
下的输出功率；
(3-2)从请求节点集合Vo中选出具有最大充电覆盖增益的节点作为确定停止点，并将当前停止点处覆盖到的请求节点从Vo中移除，对剩余的请求节点执行(2-1)和(2-2)更新节点的功率等级分配；
(3-3)判断
是否成立：若不成立，重复执行(3-1)和(3-2)；若成立，结束步骤(3)。
进一步，步骤(4)具体是：
(4-1)针对步骤3中选出的停止点集合A，获得其中每个停止点的充电覆盖集合；
(4-2)计算停止点集合A中每个停止点的输出功率pi，pi可以由步骤2中确定的功率等级经下面的公式求出：pi＝(h-1)pgap+pmin；其中，h∈{1,2,...,L}是sn的功率等级，pgap是两个相邻功率等级的恒定差距，pmin是sn的最小输出功率；
(4-3)对每个充电覆盖集合中的节点计算充电时间，充电覆盖集合中节点w的充电时间
其中，p(d′)是节点w的接收功率，
其中，α和β是与充电器物理配置相关的参数，d′是充电器发射天线和节点接收天线之间的距离，pi是当前停止点的输出功率，D(hi)是充电器在功率等级hi下的最大充电覆盖距离，
其中，pth表示传感器可忽略的最小接收功率阈值；
(4-4)计算集合A中每个确定停止点处的停留时间，停止点u处的停留时间是
中所有节点充电完成时间的最大值：
进一步，步骤(5)具体是：
(5-1)初始化过程，从A中为N个sn各随机选取一个停止点作为初始的簇头，并添加进各自的充电簇Cn中，n∈{1,...,N}，将选出的停止点从A中移除；
(5-2)计算充电簇Cn中的累计充电时间Accn，Accn是Cn中所有停止点停留时间的总和；
(5-3)计算Cn中具有最小累计充电时间的集合Cj的簇头位置，取Cj中所有节点坐标的平均值作为簇头位置。
(5-4)从A中剩余停止点中选出距离Cj的簇头最近的节点添加到集合Cj中；
(5-5)判断
是否成立：若不成立，重复执行(5-2)至(5-4)；若成立，结束步骤(5)。
步骤(6)具体是针对步骤(5)中划分的充电簇Cn，使用Christofides算法求解多个节点之间的最短TSP路径，Ln＝Christofides(Cn)；其中；Ln表示最短充电路径的长度，sn优先访问距离仓库较近的停止点。
进一步，步骤(7)具体是：
(7-1)第一个移动可调功率无线充电器不存在安全充电冲突不需要冲突消除操作，从第二个移动可调功率无线充电器开始将其充电停止点与前面所有的停止点之间执行冲突停止点判定操作，具体步骤如下：
(7-1-1)顺序取出当前sn初始充电路径中的每个停止点，与前面所有sn的停止点进行比较，判断是否存在充电区域重叠，如果停止点op和oq距离d(op,oq)＜D(hp)+D(hq)，表示停止点op和oq存在充电区域重叠，执行步骤(7-1-2)，D(hp)和D(hq)分别表示停止点op和oq的充电覆盖半径；否则继续取下一个节点执行(7-1-1)；
(7-1-2)计算存在充电区域重叠的停止点的充电起始时间
和实际充电持续时间
其中，ui,p和uj,q表示属于i,j两辆不同MC的停止点；
(7-1-3)根据充电起始时间和实际充电持续时间，判断是否存在充电时间重叠；如果存在充电时间重叠，执行(7-1-4)；否则继续取下一个节点执行(7-1-1)；
(7-1-4)判断两个停止点的重叠区域内是否存在冲突节点oc，如果存在，计算冲突节点oc的累加电磁辐射强度并判断是否超出安全辐射阈值Rt，其中电磁辐射强度与接收功率的大小成正比，如果τp(d(op,oc))+τp(d(oq,oc))＞Rt，证明两者是冲突停止点，执行(7-2),否则继续取下一个节点执行(7-1-1)，τ是拟合系数；
(7-2)执行冲突消除操作，本发明中遇到冲突停止点就执行冲突消除操作，操作过程如下：
(7-2-1)计算两个冲突停止点各自的充电完成时间f(ui,p)：
(7-2-2)将两个充电完成时间进行排序，选择其中充电完成时间较小的位置调整输出功率；重新对两个停止点进行冲突判断，若降低功率后，有节点超出充电覆盖范围，将超出覆盖范围的节点作为独立停止点，加入充电簇并以最低功率进行充电，重新规划路径；
(7-2-3)重复(7-2-1)和(7-2-2)，直到两个停止点不再是冲突停止点，则完成消除操作；
(7-3)判断当前sn充电簇中的确定停止点是否判断完成：若未完成，执行(7-1-1)；若完成，结束当前sn的冲突判定，执行(7-4)；
(7-4)判断当前是否是最后一个sn，如果是，则计算所有sn的充电延迟求出其中的最大值，否者重复步骤(7-1)至(7-2)；其中充电延迟指sn沿安全充电路径完成一次充电循环的时间，表示为：
其中|Ai|表示充电路径中停止点的最大编号。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明针对实际部署区域的二维平面应用场景，提出基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，与传统的单充电器单节点充电方式相比，更能满足大型网络中请求节点的能量需求，具有更高的充电效率。
2.本发明采用均衡工作任务和缩短MC移动距离的策略来划分充电任务来缩短充电延迟，并使用可调功率特性来灵活地处理冲突停止点规划安全充电路径，进一步降低了充电延迟。
附图说明
图1为本发明采用的无线传感器网络示意图；
图2为本发明采用的充电器模型示意图；
图3为本发明的具体流程图；
图4为本发明方法中步骤2和步骤3的实现示意图；
图5为本发明方法中步骤5的实现示意图；
图6为本发明方法中步骤6的实现示意图；
图7-1至7-4为本发明方法中冲突停止点消除后的不同情况示意图，其中：
图7-1为降档后重叠区域不存在节点的示意图；
图7-2为降档后重叠区域内的节点电磁辐射强度低于Rt的示意图；
图7-3为降档后不存在重叠区域的示意图；
图7-4为降档后对超出覆盖区域内的节点单独充电的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施实例对本发明加以详细说明。
一种基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，图1的网络示意图中展示了本发明所采用的无线传感网络模型的基本构成。在大型无线传感器网络中随机分布了M个可充电传感器节点，传感器节点感知、传输和接收数据具有平均能耗率，网络中配置了N个可调功率的多节点移动充电器MC，网络中心位置的基站收集网络中的充电请求并维护充电服务队列，将充电任务分配给MC，MC从仓库出发沿着规划的安全充电路径进行充电服务，最后返回仓库。本发明通过设计高效的安全充电方法，以最小化网络中的充电延迟。
如图2所示，本发明所使用的是全向可调功率充电模型，每个充电器存在L个工作功率，节点的接收功率随距离衰减，当接收功率低于某个阈值的时候可以忽略不计，根据可忽略阈值和功率等级可以确定每个功率等级下的充电覆盖半径，图2中对应着MC在1档(D(1))至3档(D(3))，重叠充电区域内的节点的接收功率是叠加的。
如图3所示，该方法具体步骤描述如下：
步骤(1)通过传感器节点和基站之间的无线通信传输，获取传感器节点的空间位置信息和剩余电量信息，根据空间位置信息构建网络图，根据剩余电量信息汇总请求节点；传感器节点的能量需求是当前节点的剩余电量距离节点电池容量的差值：Eo-Er，Er表示节点当前的剩余能量，Eo表示节点电池容量，将能量需求低于阈值的传感器节点作为请求节点添加进服务队列Vo。
步骤(2)将每个请求节点都作为MC的停止点，计算每个停止点的功率等级分配。具体是：
(2-1)计算每个请求节点处的充电覆盖集合：当MC停靠在请求节点o，o∈O，O＝{o1,o2,...,oM}，并工作在h功率等级下,请求节点o和邻近节点Nh(o)能够被同时充电；Nh(o)指当MC处于功率级别h时位于其当前充电半径D(h)内的节点，表示为：
Nh(o)＝{u|d(u,o)≤D(h),u∈O,u≠o}；其中d(u,o)是请求节点u和o的欧式距离；定义请求节点o处的充电覆盖集合为：
{o}表示仅包含请求节点o的集合，∪表示求两个集合的并集。
(2-2)计算每个请求节点处的充电效用，其中请求节点u的充电效用U(u)是指充电覆盖集合
中节点的能量接收功率总和：
其中，p(d(u,w))表示距离u为d的节点w的接收功率。
(2-3)计算每个请求节点处的功率等级，选择策略是从小到大遍历充电器的功率使得充电效用与功率成本之比最大化，表示为：
其中，L表示MC可以开启的最大功率等级，uξ表示编号为ξ的停止点，p(hξ)表示sn在功率等级hξ的输出功率。
步骤(3)从所有停止点中每次选择具有最大充电覆盖增益的停止点，并更新剩余节点的功率分配，确定最终选出的MC停止点。具体是：
(3-1)计算每个停止点对应的充电覆盖增益
其中，ok表示选中的第k个停止点，
表示第k个停止位置开启的功率等级，
表示MC在功率等级
下的输出功率；
(3-2)从请求节点集合Vo中选出具有最大充电覆盖增益的节点作为确定停止点，并将当前停止点处覆盖到的请求节点从Vo中移除，对剩余的请求节点执行(2-1)和(2-2)更新节点的功率等级分配。
(3-3)判断
是否成立：若不成立，重复执行(3-1)和(3-2)；若成立，结束步骤(3)。如图4所示，网络中的请求节点全部被覆盖，在密集请求区域会选择更大功率进行充电。
步骤(4)计算每个确定停止点处的停留时间。具体是：
(4-1)针对步骤3中选出的停止点集合A，获得其中每个停止点的充电覆盖集合；
(4-2)计算停止点集合A中每个停止点的输出功率pi，pi可以由步骤2中确定的功率等级经下面的公式求出：pi＝(h-1)pgap+pmin；其中，h∈{1,2,...,L}是sn的功率等级，pgap是两个相邻功率等级的恒定差距，pmin是sn的最小输出功率；
(4-3)对每个充电覆盖集合中的节点计算充电时间，充电覆盖集合中节点w的充电时间
其中，p(d′)是节点w的接收功率，
其中，α和β是与充电器物理配置相关的参数，d′是充电器发射天线和节点接收天线之间的距离，pi是当前停止点的输出功率，D(hi)是充电器在功率等级hi下的最大充电覆盖距离，
其中，pth表示传感器可忽略的最小接收功率阈值；
(4-4)计算集合A中每个确定停止点处的停留时间，停止点u处的停留时间是
中所有节点充电完成时间的最大值：
步骤(5)将选出的MC停止点划分成N个互斥的充电簇；具体是：
(5-1)初始化过程，从A中为N个sn各随机选取一个停止点作为初始的簇头，并添加进各自的充电簇Cn中，n∈{1,...,N}，将选出的停止点从A中移除；
(5-2)计算充电簇Cn中的累计充电时间Accn，Accn是Cn中所有停止点停留时间的总和；
(5-3)计算Cn中具有最小累计充电时间的集合Cj的簇头位置，取Cj中所有节点坐标的平均值作为簇头位置。
(5-4)从A中剩余停止点中选出距离Cj的簇头最近的节点添加到集合Cj中；
(5-5)判断
是否成立：若不成立，重复执行(5-2)至(5-4)；若成立，结束步骤(5)。如图5中所示，将网络中的确定停止点划分成两个充电簇，实线和虚线的圆形区域表示各自充电区域。
步骤(6)对每个充电簇求解初始充电路径；针对步骤(5)中划分的充电簇Cn，使用Christofides算法求解多个节点之间的最短TSP路径，Ln＝Christofides(Cn)；其中；Ln表示最短充电路径的长度。计算最短TSP路径上每个停止点和仓库的距离，并进行排序，MC根据距离优先原则先访问TSP路径中最近的确定停止点，之后按照TSP路径中的顺序完成充电任务。至此，初始充电路径构建完成，其中，第n辆MC的初始充电路径表示为An。如图6所示，带箭头直线为网络中的两个充电簇规划出两条初始充电路径。
步骤(7)根据初始路径中的充电停止点访问顺序进行冲突停止点判定和消除操作，并规划最终的多MC安全充电路径求出最大充电延迟。具体是：
(7-1)第一个移动可调功率无线充电器不存在安全充电冲突不需要冲突消除操作，从第二个移动可调功率无线充电器开始将其充电停止点与前面所有的停止点之间执行冲突停止点判定操作，具体步骤如下：
(7-1-1)顺序取出当前sn初始充电路径中的每个停止点，与前面所有sn的停止点进行比较，判断是否存在充电区域重叠，如果停止点op和oq距离d(op,oq)＜D(hp)+D(hq)，表示停止点op和oq存在充电区域重叠，执行步骤(7-1-2)，D(hp)和D(hq)分别表示停止点op和oq的充电覆盖半径；否则继续取下一个节点执行(7-1-1)；
(7-1-2)计算存在充电区域重叠的停止点的充电起始时间
和实际充电持续时间
其中，ui,p和uj,q表示属于i,j两辆不同MC的停止点；
(7-1-3)根据充电起始时间和实际充电持续时间，判断是否存在充电时间重叠；如果存在充电时间重叠，执行(7-1-4)；否则继续取下一个节点执行(7-1-1)；
(7-1-4)判断两个停止点的重叠区域内是否存在冲突节点oc，如果存在，计算冲突节点oc的累加电磁辐射强度并判断是否超出安全辐射阈值Rt，其中电磁辐射强度与接收功率的大小成正比，如果τp(d(op,oc))+τp(d(oq,oc))＞Rt，证明两者是冲突停止点，执行(7-2),否则继续取下一个节点执行(7-1-1)，τ是拟合系数；
(7-2)执行冲突消除操作，本发明中遇到冲突停止点就执行冲突消除操作，操作过程如下：
(7-2-1)计算两个冲突停止点各自的充电完成时间f(ui,p)：
(7-2-2)将两个充电完成时间进行排序，选择其中充电完成时间较小的位置调整输出功率；重新对两个停止点进行冲突判断，若降低功率后，有节点超出充电覆盖范围，将超出覆盖范围的节点作为独立停止点，加入充电簇并以最低功率进行充电，重新规划路径；
(7-2-3)重复(7-2-1)和(7-2-2)，直到两个停止点不再是冲突停止点，则完成消除操作；如图7-1至7-4所示，冲突停止点消除之后可能对应着多种情况；
(7-3)判断当前sn充电簇中的确定停止点是否判断完成：若未完成，执行(7-1-1)；若完成，结束当前sn的冲突判定，执行(7-4)；
(7-4)判断当前是否是最后一个sn，如果是，则计算所有sn的充电延迟求出其中的最大值，否者重复步骤(7-1)至(7-2)；其中充电延迟指sn沿安全充电路径完成一次充电循环的时间，表示为：
其中|Ai|表示充电路径中停止点的最大编号。
Claims (5)
1.基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，采用的无线传感网络为：在一个感兴趣的平面区域中，存在N个相同的移动可调功率无线充电器sn，n＝1,2,…,N，和M个随机部署的可充电固定传感器节点om，m＝1,2,…,M，并且N＜＜M，网络中心配有固定位置的基站；传感器节点收集来自充电器的无线电力，从而保持正常工作；所有移动可调功率无线充电器最初都位于仓库o0，基站是传感器数据采集的汇聚节点，并负责从仓库分派sn调度充电任务；其特征在于，该方法具体的步骤如下：
步骤(1)通过传感器节点和基站之间的无线通信传输，获取传感器节点的空间位置信息和剩余电量信息，根据空间位置信息构建网络图，根据剩余电量信息汇总请求节点；传感器节点的能量需求是当前节点的剩余电量距离节点电池容量的差值：Eo-Er，Er表示节点当前的剩余能量，Eo表示节点电池容量，将能量低于阈值的传感器节点作为请求节点添加进服务队列Vo；
步骤(2)将每个请求节点都作为sn的停止点，计算每个停止点的功率等级分配；
步骤(3)从所有停止点中每次选择具有最大充电覆盖增益的停止点，并更新剩余节点的功率分配，确定最终选出的sn停止点；
步骤(4)计算每个确定停止点处的停留时间；
步骤(5)将选出的sn停止点划分成N个互斥的充电簇；
步骤(6)对划分的每个充电簇Cn求解初始充电路径：使用Christofides算法求解多个节点之间的最短TSP路径，Ln＝Christofides(Cn)；其中；Ln表示最短充电路径的长度，sn优先访问距离仓库较近的停止点；
步骤(7)根据初始路径中的充电停止点访问顺序进行冲突停止点判定和消除操作，并规划最终的多MC安全充电路径求出最大充电延迟；具体是：
(7-1)第一个移动可调功率无线充电器不存在安全充电冲突不需要冲突消除操作，从第二个移动可调功率无线充电器开始将其充电停止点与前面所有的停止点之间执行冲突停止点判定操作，具体步骤如下：
(7-1-1)顺序取出当前sn初始充电路径中的每个停止点，与前面所有sn的停止点进行比较，判断是否存在充电区域重叠，如果停止点op和oq的距离d(op,oq)＜D(hp)+D(hq)，表示停止点op和oq存在充电区域重叠，执行步骤(7-1-2)，D(hp)和D(hq)分别表示停止点op和oq的充电覆盖半径；否则继续取下一个节点执行(7-1-1)；
(7-1-2)计算存在充电区域重叠的停止点的充电起始时间
和实际充电持续时间
其中，ui,p和uj,q表示属于i,j两辆不同MC的停止点；
(7-1-3)根据充电起始时间和实际充电持续时间，判断是否存在充电时间重叠；如果存在充电时间重叠，执行(7-1-4)；否则继续取下一个节点执行(7-1-1)；
(7-1-4)判断两个停止点的重叠区域内是否存在冲突节点oc，如果存在，计算冲突节点oc的累加电磁辐射强度并判断是否超出安全辐射阈值Rt，其中电磁辐射强度与接收功率的大小成正比，如果τp(d(op,oc))+τp(d(oq,oc))＞Rt，证明两者是冲突停止点，执行(7-2),否则继续取下一个节点执行(7-1-1)，τ是拟合系数，p(d(op,oc))表示距离op为d的oc的接收功率，p(d(oq,oc))表示距离oq为d的oc的接收功率；
(7-2)执行冲突消除操作，操作过程如下：
(7-2-1)计算两个冲突停止点各自的充电完成时间f(ui,p)：
(7-2-2)将两个充电完成时间进行排序，选择其中充电完成时间较小的位置调整输出功率；重新对两个停止点进行冲突判断，若降低功率后，有节点超出充电覆盖范围，将超出覆盖范围的节点作为独立停止点，加入充电簇并以最低功率进行充电，重新规划路径；
(7-2-3)重复(7-2-1)和(7-2-2)，直到两个停止点不再是冲突停止点，则完成消除操作；
(7-3)判断当前sn充电簇中的确定停止点是否判断完成：若未完成，执行(7-1-1)；若完成，结束当前sn的冲突判定，执行(7-4)；
(7-4)判断当前是否是最后一个sn，如果是，则计算所有sn的充电延迟求出其中的最大值，否者重复步骤(7-1)至(7-2)；其中充电延迟指sn沿安全充电路径完成一次充电循环的时间，表示为：
其中|Ai|表示充电路径中停止点的最大编号。
2.如权利要求1所述的基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，其特征在于，步骤(2)具体是：
(2-1)计算每个请求节点处的充电覆盖集合：当sn停靠在请求节点o，o∈O，O＝{o1,o2,...,oM}，并工作在h功率等级下,请求节点o和邻近节点Nh(o)能够被同时充电；Nh(o)指当MC处于功率级别h时位于其当前充电半径D(h)内的节点，表示为：
Nh(o)＝{u|d(u,o)≤D(h),u∈O,u≠o}；其中d(u,o)是请求节点u和o的欧式距离；定义请求节点o处的充电覆盖集合为：
{o}表示仅包含请求节点o的集合，∪表示求两个集合的并集；
(2-2)计算每个请求节点处的充电效用，其中请求节点u的充电效用U(u)是指充电覆盖集合
中节点的能量接收功率总和：
其中，p(d(u,w))表示距离u为d的节点w的接收功率；
(2-3)计算每个请求节点处的功率等级，选择策略是从小到大遍历充电器的功率使得充电效用与功率成本之比最大化，表示为：
其中，L表示sn可以开启的最大功率等级，uξ表示编号为ξ的停止点，p(hξ)表示sn在功率等级hξ的输出功率。
3.如权利要求2所述的基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，其特征在于，步骤(3)具体是：
(3-1)计算每个停止点对应的充电覆盖增益
其中，ok表示选中的第k个停止点，
表示第k个停止位置开启的功率等级，
表示MC在功率等级
下的输出功率；
(3-2)从请求节点集合Vo中选出具有最大充电覆盖增益的节点作为确定停止点，并将当前停止点处覆盖到的请求节点从Vo中移除，对剩余的请求节点执行(2-1)和(2-2)更新节点的功率等级分配；
(3-3)判断
是否成立：若不成立，重复执行(3-1)和(3-2)；若成立，结束步骤(3)。
4.如权利要求3所述的基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，其特征在于，步骤(4)具体是：
(4-1)针对步骤3中选出的停止点集合A，获得其中每个停止点的充电覆盖集合；
(4-2)计算停止点集合A中每个停止点的输出功率pi，pi＝(h-1)pgap+pmin；其中，h∈{1,2,...,L}是sn的功率等级，pgap是两个相邻功率等级的恒定差距，pmin是sn的最小输出功率；
(4-3)对每个充电覆盖集合中的节点计算充电时间，充电覆盖集合中节点w的充电时间
其中，p(d′)是节点w的接收功率，
其中，α和β是与充电器物理配置相关的参数，d′是充电器发射天线和节点接收天线之间的距离，pi是当前停止点的输出功率，D(hi)是充电器在功率等级hi下的最大充电覆盖距离，
其中，pth表示传感器可忽略的最小接收功率阈值；
(4-4)计算集合A中每个确定停止点处的停留时间，停止点u处的停留时间是
中所有节点充电完成时间的最大值：
5.如权利要求4所述的基于多节点可调功率充电模型的安全充电延迟最小化方法，其特征在于，步骤(5)具体是：
(5-1)初始化过程，从A中为N个sn各随机选取一个停止点作为初始的簇头，并添加进各自的充电簇Cn中，n∈{1,...,N}，将选出的停止点从A中移除；
(5-2)计算充电簇Cn中的累计充电时间Accn，Accn是Cn中所有停止点停留时间的总和；
(5-3)计算Cn中具有最小累计充电时间的集合Cj的簇头位置，取Cj中所有节点坐标的平均值作为簇头位置；
(5-4)从A中剩余停止点中选出距离Cj的簇头最近的节点添加到集合Cj中；
(5-5)判断
是否成立：若不成立，重复执行(5-2)至(5-4)；若成立，结束步骤(5)。
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