【无线传输】无线能量传输中电力信标部署优化研究附Matlab代码

一、研究背景与应用场景概述

无线能量传输技术摆脱了物理线缆的束缚，为各类分布式用电设备提供了灵活的供电方案，在输电线路在线监测节点、地下管线电子标识器、野外传感网络等场景中具备不可替代的应用价值。电力信标作为无线能量传输系统的核心锚点设备，通过定向发射射频能量信号，为覆盖范围内的低功耗用电节点提供非接触式的能量补给，其部署位置直接决定了整个无线能量传输网络的供电覆盖范围、能量传输效率与系统运行成本。
在输电线路在线监测场景中，大量分布在数十公里输电走廊上的温湿度传感器、图像监测装置、信标灯长期处于野外无外接电源的环境，传统依靠电池供电的方式需要频繁人工巡检更换电池，运维成本极高，而通过沿线部署电力信标，以无线能量传输的方式为所有监测节点持续供电，可以从根源上解决野外分布式节点的供电难题。在地下管线定位场景中，埋设在地下的电子标识器依靠地面巡检车辆搭载的电力信标发射的能量信号获取工作电源，同时回传自身的位置与状态信息，电力信标的部署密度直接决定了地下管线的定位精度与巡检效率。
传统的电力信标部署大多采用经验化的均匀布点方式，完全没有考虑场景中障碍物遮挡、节点分布不均的实际情况，经常出现覆盖盲区、能量传输效率低下的问题，造成大量设备资源的浪费。本研究针对无线能量传输场景的实际特性，构建电力信标部署优化模型，在保证所有目标节点都获得足够能量补给的前提下，最小化电力信标的部署数量，提升整个系统的综合运行效益。