针对采用多扇区能量束的方向性移动充电器，优化充电方向设置

《IEEE Transactions on Mobile Computing》：Optimizing Charging Direction Set for Directional Mobile Chargers With Multi-Sectorial Energy Beams

无线充电传感器网络中多波束定向充电器（MB-DMC）的充电调度问题研究，提出基于几何特性的最小天线方向集选择算法（MSBADS），构建四步充电框架（MSB-4S）实现NP难问题优化，仿真和实验验证其能量效率提升22%以上，调度时间减少14%以上。

　　

摘要：

利用无线电力传输技术的突破，部署移动充电器（MCs）为传感器节点充电可以显著延长无线传感器网络（WRSNs）的运行寿命。定向移动充电器（DMCs）集成有定向天线，能够将射频能量聚焦到指定方向，从而提高充电效率。大多数现有研究假设DMCs仅发射一个能量束；然而，在实际应用中，某些DMC平台可以生成多个扇区状的能量束，从而为无线可充电传感器网络（WRSNs）引入了一种新的多波束DMC（MB-DMC）充电模式。这种模式带来一个关键挑战：在确保功能等同于无限方向空间（[0, 2π]）的同时，确定DMC的最小天线方向集，以最小的能量损失维持充电计划。本文系统研究了基于MB-DMC的WRSNs中的多扇区波束DMC充电调度（MSBDCS）问题，并证明了其NP难度。为了解决这一挑战，我们提出了一种多扇区波束天线方向选择（MSBADS）算法，该算法有效利用了局部节点集的几何特性，并从理论上证明了其在生成与[0, 2π]方向空间功能等效的最小充电方向集方面的最优性。通过将MSBADS集成到四步充电调度框架中，我们开发了基于MSBADS的四步充电调度（MSB-4S）算法来解决MB-WRSNs中的MSBDCS问题。广泛的仿真和实验表明，MSB-4S在能量效率提升方面比现有最佳方案高出22%以上，在调度时间缩短方面高出14%以上。