基于塊坐標下降算法的空地無人平臺軌跡聯合優化

李志堅,趙文棟,劉存濤

(陸軍工程大學,江蘇 南京 210007)

1 引言

1.1 傳感器網絡數據采集

目前,物聯網技術的不斷發展促使無線傳感器網絡的部署逐步成為現實。其中,小型低功耗傳感器設備通常由其自身攜帶的電池進行供電,可用能量有限。當其部署在室外環境中執行諸如環境監測、信息感知等任務時,一旦電量耗盡，很難得到及時有效的能源補充。在對傳感器數據進行采集時,實現傳感器設備的節能數據傳輸是延長傳感器網絡工作壽命的有效手段之一。

近年來,小型無人機憑借其成本低，機動性強及操作靈活等優點,在無線傳感網絡數據采集方面得到了廣泛應用。 數據采集過程中,傳感器可采用休眠-喚醒機制,由無人機按需移動至傳感器附近將其喚醒。然后，利用良好的視距通信鏈路與傳感器進行通信,使得傳感器設備能夠以較小的發射功率獲得較高的通信速率,從而達到節能數據傳輸的目的。為此,無人機輔助數據采集時通常需要考慮無人機與傳感器之間的喚醒調度問題。此外,考慮小型無人機通常由機載電池供電,可用能量也是受限的,對無人機軌跡進行優化以節省飛行能耗,進而提高無人機的能耗效率,也是無人機輔助數據采集時通常需要考慮的問題。

針對數據采集過程中的無人機-傳感器喚醒調度及無人機軌跡優化問題,已有研究從不同的目標出發開展了相關研究。靜態無人機輔助傳感器數據采集將無人機作為空中準靜態基站,從一定高度輔助給定區域內傳感器的數據傳輸,主要研究無人機的部署/布局優化方法,沒有考慮如何更好地發揮無人機的機動性優勢。……