基于塊坐標(biāo)下降算法的空地?zé)o人平臺(tái)軌跡聯(lián)合優(yōu)化

李志堅(jiān),趙文棟,劉存濤

(陸軍工程大學(xué),江蘇 南京 210007)

1 引言

1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集

目前,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展促使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署逐步成為現(xiàn)實(shí)。其中,小型低功耗傳感器設(shè)備通常由其自身攜帶的電池進(jìn)行供電,可用能量有限。當(dāng)其部署在室外環(huán)境中執(zhí)行諸如環(huán)境監(jiān)測(cè)、信息感知等任務(wù)時(shí),一旦電量耗盡，很難得到及時(shí)有效的能源補(bǔ)充。在對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí),實(shí)現(xiàn)傳感器設(shè)備的節(jié)能數(shù)據(jù)傳輸是延長傳感器網(wǎng)絡(luò)工作壽命的有效手段之一。

近年來,小型無人機(jī)憑借其成本低，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)及操作靈活等優(yōu)點(diǎn),在無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集方面得到了廣泛應(yīng)用。 數(shù)據(jù)采集過程中,傳感器可采用休眠-喚醒機(jī)制,由無人機(jī)按需移動(dòng)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(jìn)行通信,使得傳感器設(shè)備能夠以較小的發(fā)射功率獲得較高的通信速率,從而達(dá)到節(jié)能數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹榇?無人機(jī)輔助數(shù)據(jù)采集時(shí)通常需要考慮無人機(jī)與傳感器之間的喚醒調(diào)度問題。此外,考慮小型無人機(jī)通常由機(jī)載電池供電,可用能量也是受限的,對(duì)無人機(jī)軌跡進(jìn)行優(yōu)化以節(jié)省飛行能耗,進(jìn)而提高無人機(jī)的能耗效率,也是無人機(jī)輔助數(shù)據(jù)采集時(shí)通常需要考慮的問題。

針對(duì)數(shù)據(jù)采集過程中的無人機(jī)-傳感器喚醒調(diào)度及無人機(jī)軌跡優(yōu)化問題,已有研究從不同的目標(biāo)出發(fā)開展了相關(guān)研究。靜態(tài)無人機(jī)輔助傳感器數(shù)據(jù)采集將無人機(jī)作為空中準(zhǔn)靜態(tài)基站,從一定高度輔助給定區(qū)域內(nèi)傳感器的數(shù)據(jù)傳輸,主要研究無人機(jī)的部署/布局優(yōu)化方法,沒有考慮如何更好地發(fā)揮無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性優(yōu)勢(shì)。……