随着对无线传感器网络技术的深入研究,无线传感器网络已经在很多领域得到应用。然而无线传感器网络数据传输的需求量提升,对网络性能要求越来越高。这必然会导致消耗更多的能量,使得传统的无线传感网不满足应用需要。而近几年无线充电的突破性发展无疑为传感器网络能量补充注入新的活力,特别是为提升充电效率而采用的定向无线充电技术能够有效补充无线传感器的能量。最近,有学者探讨了无线可充电传感网中的静态定向充电基站布置问题。不过无线传感网的移动性要求网络拓扑可动态自适应调节,在大规模的无线传感网中这种静态定向充电基站布置方法是不适用的。此外,部分学者针对无线充电传感网的非定向充电车路径规划问题也进行了研究。然而该研究相对于定向充电小车路径规划问题来说,其充电功率建模方法参考价值不大。综上来说,本文选择移动小车巡航完成定向充电任务并对基于定向充电的充电小车路径规划进行研究,研究目的在于如何选取合适的充电路径及控制方式从而取得较高的充电效率。本文首先对基于定向充电的充电功率建模,接着提出充电路径规划的系统模型,再针对该系统模型设计启发式算法,以实现较高的充电效率。最后仿真试验验证所提算法在网络充电效用上的高效性。本文主要的研究成果如下:(1)在未考虑充电小车的实际能量容量限制的情况下,本文提出可充电无线传感器网络中的不限容量单小车的巡航定向充电规划问题。为解决该问题,本文首先提出基于定向充电的系统模型,并设计一个基于模拟退火算法和贪心算法的启发式算法。该算法中充电小车首先收集全局网络信息,而后把全部传感器节点划分成簇群,并基于这些簇初始化一条运动路径。随后充电小车调整逗留时间,跳过一些无关紧要的初始路径上的位置,即将充电效用最大化问题转化为一个可充电传感器网络中的定向充电小车的路径规划问题,最后从全局视角优化初始路径。仿真实验数据表明,该算法能够实现比较高的网络充电效率。(2)在考虑充电小车的实际能量容量限制的情况下,本文提出可充电无线传感器网络中的容量受限多小车的巡航定向充电规划问题。为解决该问题,本文首先引入具体的能量容量约束将所提的启发式算法改进为多目标优化算法,即结合局部信息和距离信息生成独特的权值矩阵,最终通过模拟退火算法处理该权值矩阵生成多条充电路径。仿真结果证实所提多目标优化算法能达到较高的充电效率。