Uboreshaji wa Ushirikiano wa Kuchaji kwa Mitandao ya Sensor Zinazoweza Kuchajiwa Upya kwa njia ya Wachaji Anuwai Wenye Usafiri

Yaliyomo

• 1. Utangulizi
• 2. Mbinu
  • 2.1 Muundo wa Mchaji Mwenye Usafiri Anuwai
  • 2.2 Uundaji wa Tatizo
  • 2.3 Algoriti ya IHATRPO
• 3. Utekelezaji wa Kiufundi
  • 3.1 Mfumo wa Kihisabati
  • 3.2 Maelezo ya Algoriti
• 4. Matokeo ya Majaribio
  • 4.1 Vipimo vya Utendaji
  • 4.2 Uchambuzi wa Kulinganisha
• 5. Utekelezaji wa Msimbo
• 6. Matumizi ya Baadaye
• 7. Marejeo

1. Utangulizi

Mitandao ya Sensor Zinazoweza Kuchajiwa Upya (WRSN) inawakilisha mfumo mbadala unaounganisha teknolojia ya usafirishaji wa nguvu isiyo na waya (WPT) na uwezo wa kawaida wa kuhisi, kwa nadharia kuwezesha maisha yasiyo na kikomo ya uendeshaji kwa matumizi ya IoT. Mitandao ya kawaida ya Sensor (WSN) inakabiliwa na vikwazo endelevu vya nishati ambavyo vinazuia sana maisha ya mtandao na uendelevu wa uendeshaji.

2. Mbinu

2.1 Muundo wa Mchaji Mwenye Usafiri Anuwai

Muundo uliopendekezwa unaunganisha Vyombo vya anga vinavyojiongoza (AAV) na Magari Wenye Akili ya Ardhi (SV) ili kutumia faida zao za kukamilishana katika hali ya eneo lenye changamoto. AAV hutoa uwezo bora wa kusonga na kupelekwa haraka, huku SV zikitoa uimara ulioongezeka na uwezo wa juu wa nguvu.

2.2 Uundaji wa Tatizo

Tatizo la uboreshaji lenye malengo mengi linashughulikia:

• Mizani inayobadilika ya faida za wachaji wenye usafiri anuwai
• Ufanisi wa kuchaji dhidi ya usawazishaji wa matumizi ya nishati ya usafiri
• Uratibu unaobadilika kulingana na wakati halisi chini ya hali ya mtandao inayobadilika

2.3 Algoriti ya IHATRPO

Algoriti ya Uboreshaji wa Sera ya Eneo la Kuaminika kwa Wakala Anuwai Iliyoboreshwa (IHATRPO) inaunganisha mifumo ya kujilizia kwa usindikaji wa hali ya mazingira changamani na inatumia mkakati wa kuchagua sampuli ya Beta kwa hesabu isiyo na upendeleo ya mteremko katika nafasi za vitendo zinazoendelea.

3. Utekelezaji wa Kiufundi

3.1 Mfumo wa Kihisabati

Tatizo la uboreshaji limeundwa kama kuongeza kazi ya manufaa ya mtandao:

$U = \sum_{i=1}^{N} \log(1 + E_i^{charged}) - \lambda \sum_{j=1}^{M} C_j^{mobility}$

ambapo $E_i^{charged}$ inawakilisha nishati iliyowasilishwa kwa nodi ya sensor i, $C_j^{mobility}$ inaashiria gharama ya usafiri wa mchaji j, na $\lambda$ ni kigezo cha usawazishaji.

3.2 Maelezo ya Algoriti

IHATRPO inapanua mfumo wa Uboreshaji wa Sera ya Eneo la Kuaminika kwa:

• Mifumo ya kujilizia kwa usindikaji wa uwakilishi changamani wa hali
• Uchaguzi wa sampuli ya usambazaji wa Beta kwa nafasi za vitendo zinazoendelea
• Uratsibu wa wakala anuwai kupitia mafunzo yaliyokusanywa na utekelezaji uliogawanyika

4. Matokeo ya Majaribio

4.1 Vipimo vya Utendaji

4.2 Uchambuzi wa Kulinganisha

Algoriti ya IHATRPO iliyopendekezwa inazidi kwa kiasi kikubwa algoriti za msingi za kisasa zaidi zikiwemo DQN, PPO, na HATRPO ya asili katika vipimo mbalimbali ikiwemo ufanisi wa kuchaji, matumizi ya nishati, na chanjo ya mtandao.

5. Utekelezaji wa Msimbo

Msimbo bandia wa algoriti ya IHATRPO:

Anzisha vigezo vya sera θ, vigezo vya kazi ya thamani φ
kwa kurudia=1,2,... fanya
    Kusanya seti ya trajectory D kwa kutumia sera π_θ
    Kokotoa makadirio ya faida Â_t kwa kutumia GAE
    Sasisha sera kwa kuongeza lengo:
        L(θ) = E[kima cha chini(r_t(θ)Â_t, banoa(r_t(θ), 1-ε, 1+ε)Â_t)]
    Sasisha kazi ya thamani kwa rejeshi kwenye V_φ
    Sasisha uzito wa kujilizia kwa usindikaji wa hali
mwisho kwa

6. Matumizi ya Baadaye

Muundo uliopendekezwa wa kuchaji anuwai una matumizi mazuri katika:

• Ufuatiliaji wa miundombinu ya jiji lenye akili
• Mifumo ya IoT ya viwanda na otomatiki
• Ufuatiliaji wa mazingira katika maeneo yaliyotengwa
• Mitikio ya majanga na mitandao ya dharura
• Kilimo cha otomatiki na kilimo sahihi

7. Marejeo

1. J. Yao et al., "Uboreshaji wa Usahirikiano wa Kuchaji kwa WRSN kupitia Wachaji Wenye Usafiri Anuwai," IEEE Transactions.
2. D. Niyato, "Teknolojia za Kuchaji Bila Waya: Kanuni na Matumizi," IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2022.
3. J. Schulman et al., "Uboreshaji wa Sera ya Eneo la Kuaminika," ICML 2015.
4. A. Vaswani et al., "Umakini Ni Kila Unachohitaji," NeurIPS 2017.
5. L. Xie et al., "Usafirishaji wa Nguvu Bila Waya na Mkusanyiko wa Nishati: Hali ya Sasa na Mwelekeo wa Baadaye," Proceedings of the IEEE, 2023.

Uchambuzi wa Mtaalamu