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无人机-车协同数据收集优化方法
1
作者 赵月 田文 +1 位作者 丁徐飞 戴跃伟 《数据采集与处理》 北大核心 2025年第4期1011-1022,共12页
无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)作为移动的数据收集平台,凭其优越的机动性在无线传感器网络(Wireless sensor network,WSN)领域中具有重要的应用前景。为了解决无线传感器网络能耗大的问题,本研究面向传感器位置信息共享场景,提... 无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)作为移动的数据收集平台,凭其优越的机动性在无线传感器网络(Wireless sensor network,WSN)领域中具有重要的应用前景。为了解决无线传感器网络能耗大的问题,本研究面向传感器位置信息共享场景,提出了一种无人机-车协同数据收集优化方法以实现无人机非定点起降下的传感器能耗最小化的优化目标。该方法考虑了各传感器的调度问题,通过引入基于块坐标下降技术的凸优化算法迭代求解轨迹和唤醒策略交替优化中存在的混合整数非凸问题,在满足数据收集需求的同时最小化传感器节点(Sensor nodes,SNs)的能耗。仿真结果表明,本方法在典型传感器分布下能够有效降低无线传感器网络的能耗,展现了其在更复杂环境中的潜力,具有显著的适应性和扩展性。 展开更多
关键词 无人机 无线传感器网络 轨迹优化 唤醒策略 自动驾驶汽车
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Autonomous UAV 3D trajectory optimization and transmission scheduling for sensor data collection on uneven terrains
2
作者 Andrey V.Savkin Satish C.Verma Wei Ni 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第12期154-160,共7页
This paper considers a time-constrained data collection problem from a network of ground sensors located on uneven terrain by an Unmanned Aerial Vehicle(UAV),a typical Unmanned Aerial System(UAS).The ground sensors ha... This paper considers a time-constrained data collection problem from a network of ground sensors located on uneven terrain by an Unmanned Aerial Vehicle(UAV),a typical Unmanned Aerial System(UAS).The ground sensors harvest renewable energy and are equipped with batteries and data buffers.The ground sensor model takes into account sensor data buffer and battery limitations.An asymptotically globally optimal method of joint UAV 3D trajectory optimization and data transmission schedule is developed.The developed method maximizes the amount of data transmitted to the UAV without losses and too long delays and minimizes the propulsion energy of the UAV.The developed algorithm of optimal trajectory optimization and transmission scheduling is based on dynamic programming.Computer simulations demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm. 展开更多
关键词 unmanned aerial system UAS unmanned aerial vehicle UAV Wireless sensor networks UAS-Assisted data collection 3D trajectory optimization Data transmission scheduling
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面向UAV辅助的WSN信息年龄优化算法
3
作者 王茜竹 卢诗萱 吴广富 《中山大学学报(自然科学版)(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期148-155,共8页
提出了一种综合传感器能源供给、数据传输时效性和移动用户需求的系统平均信息年龄(AoI)优化算法。首先,采用无人机(UAV)辅助WSN来保障传感器的能量收集和数据传输。其次,引入AoI作为衡量指标,联合优化多设备调度、发射功率和UAV轨迹,... 提出了一种综合传感器能源供给、数据传输时效性和移动用户需求的系统平均信息年龄(AoI)优化算法。首先,采用无人机(UAV)辅助WSN来保障传感器的能量收集和数据传输。其次,引入AoI作为衡量指标,联合优化多设备调度、发射功率和UAV轨迹,建立了以最小化传感器的平均AoI为目标的非凸优化问题。然后,通过约束松弛、变量替换和连续凸逼近等方法,将非凸问题转化为凸问题,并设计了一种迭代式的平均AoI最小化算法。仿真结果表明:该算法在满足移动用户体验的同时有效提升了传感器数据新鲜度。 展开更多
关键词 无线传感器网络 无人机 信息年龄 能量收集
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信息年龄约束下的无人机数据采集能耗优化路径规划算法 被引量:3
4
作者 高思华 刘宝煜 +3 位作者 惠康华 徐伟峰 李军辉 赵炳阳 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4024-4034,共11页
信息年龄(AoI)是评价无线传感器网络(WSN)数据时效性的重要指标,无人机辅助WSN数据采集过程中采用优化飞行轨迹、提升速度等运动策略保障卸载至基站的数据满足各节点AoI限制。然而,不合理的运动策略易导致无人机因飞行距离过长、速度过... 信息年龄(AoI)是评价无线传感器网络(WSN)数据时效性的重要指标,无人机辅助WSN数据采集过程中采用优化飞行轨迹、提升速度等运动策略保障卸载至基站的数据满足各节点AoI限制。然而,不合理的运动策略易导致无人机因飞行距离过长、速度过快产生非必要能耗,造成数据采集任务失败。针对该问题,该文首先提出信息年龄约束的无人机数据采集能耗优化路径规划问题并进行数学建模;其次,设计一种协同混合近端策略优化(CH-PPO)强化学习算法,同时规划无人机对传感器节点或基站的访问次序、悬停位置和飞行速度,在满足各传感器节点信息年龄约束的同时,最大限度地减少无人机能量消耗。再次,设计一种融合离散和连续策略的损失函数,增强CH-PPO算法动作的合理性,提升其训练效果。仿真实验结果显示,CH-PPO算法在无人机能量消耗以及影响该指标因素的比较中均优于对比的3种强化学习算法,并具有良好的收敛性、稳定性和鲁棒性。 展开更多
关键词 无线传感器网络 信息年龄约束 协同混合近端策略优化算法 无人机路径规划 深度强化学习
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信息收集中无人机节能轨迹设计与资源优化
5
作者 郭少雄 宋志群 +2 位作者 李勇 刘丽哲 王斌 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期48-55,共8页
为优化无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)中无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)辅助信息收集系统的能量消耗,在综合考虑无人机飞行能耗和传感器节点上行数据传输能耗的基础上,提出了一种考虑链路间干扰的无人机轨迹和传... 为优化无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)中无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)辅助信息收集系统的能量消耗,在综合考虑无人机飞行能耗和传感器节点上行数据传输能耗的基础上,提出了一种考虑链路间干扰的无人机轨迹和传感器功率分配联合优化算法。首先,基于实际约束构建了系统能耗最小化问题模型;然后,针对多约束优化问题的非凸性特征,采用块坐标下降法(block coordinate descent,BCD)将系统能耗最小化问题分解为固定无人机轨迹下的功率分配和固定功率分配下的无人机轨迹优化两个子问题,根据子问题的数学特征,采用凸近似法将非凸问题转化成可以求解的近似凸优化问题,通过对两个子问题的交替迭代优化,得到原非凸问题的近似次优解;最后,通过仿真实验验证了所提算法的可行性和有效性。结果表明:所提算法最大可使系统能量消耗降低22%,明显优于对比算法;且随着传感器节点数量的增加,所提算法的优势更加明显。研究结果为WSN中的信息收集提供了一种系统能耗优化思路,即在有限提高无人机飞行能耗的基础上,有效降低系统的能量消耗。 展开更多
关键词 无线通信 无线传感器网络 无人机 信息收集 轨迹设计 块坐标下降 节能
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面向公平性数据采集和能量补充的无人机路径规划算法研究
6
作者 高思华 李军辉 +1 位作者 李建伏 刘宝煜 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3699-3710,共12页
针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助WSN(Wireless Sensor Networks)数据采集和能量补充工作中存在的数据来源单一和能量补充不均衡现象,本文首先提出数据采集和能量补充公平性问题并进行数学建模.其次,本文设计一种DPDQN(Doub... 针对无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助WSN(Wireless Sensor Networks)数据采集和能量补充工作中存在的数据来源单一和能量补充不均衡现象,本文首先提出数据采集和能量补充公平性问题并进行数学建模.其次,本文设计一种DPDQN(Double Parametrized Deep Q-Networks)强化学习算法,规划无人机的飞行路线和悬停位置,优化数据采集和能量补充效果.DPDQN学习离散动作与多种连续动作相混合的动作选择策略,算法网络模型包括离散动作网络和连续动作网络两部分.前者规划无人机访问数据采集节点的顺序,后者优化无人机在数据采集节点周围的悬停位置.仿真实验结果显示,本文算法在数据采集公平性、能量补充公平性、飞行距离和四种影响公平性的因素比较中均优于三种现有对比算法,并具有良好的鲁棒性和稳定性. 展开更多
关键词 公平性数据采集和能量补充 无人机路径规划 深度强化学习 无线传感器网络
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无人机使能的无线传感网总能耗优化方法
7
作者 李敏 包富瑜 王恒 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2259-2270,共12页
为降低无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)使能的无线传感网(Wireless sensor networks,WSNs)的能耗,延长网络生命周期,提出一种在地面节点能量预算下系统总能耗优化方法.首先,提出地面节点聚类方法,利用目标函数确定最优簇数,改进模... 为降低无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)使能的无线传感网(Wireless sensor networks,WSNs)的能耗,延长网络生命周期,提出一种在地面节点能量预算下系统总能耗优化方法.首先,提出地面节点聚类方法,利用目标函数确定最优簇数,改进模糊C均值(Fuzzy C-mean,FCM)算法构建能量均衡的集群,采用退避定时器机制根据隶属度和能量值选择各集群的最优簇头,减少地面节点的能耗;然后,根据已选簇头位置,利用遗传算法规划UAV飞行轨迹,减少UAV能耗;最后,通过单纯形搜索算法和连续凸逼近(Successive convex approximation,SCA)算法联合优化簇头发射功率和UAV悬停位置,减少数据采集时系统的总能耗.仿真结果表明,该方法优于其他方法. 展开更多
关键词 无线传感网 无人机 能耗 聚类 轨迹规划
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基于UAV-WSN的农田数据采集 被引量:4
8
作者 黄志宏 张波 +2 位作者 兰玉彬 周志艳 巫莉莉 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期104-109,共6页
【目的】将UAV(Unmanned aerial vehicle)引入传统的WSN(Wireless sensor network)中,可给静态WSN系统带来移动性和灵活性。通过将UAV-WSN结合起来应用于农田信息监测,有效地扩展单个WSN的覆盖面积,增强网络的鲁棒性,解决静态WSN在恶劣... 【目的】将UAV(Unmanned aerial vehicle)引入传统的WSN(Wireless sensor network)中,可给静态WSN系统带来移动性和灵活性。通过将UAV-WSN结合起来应用于农田信息监测,有效地扩展单个WSN的覆盖面积,增强网络的鲁棒性,解决静态WSN在恶劣的自然环境中被划分成无法有效通信的独立子网所带来的农田监测信息采集失败的问题。【方法】选择3个物理位置独立的地块构建分簇的WSN网络,将UAV-WSN结合起来,系统中的传感器节点采用休眠-唤醒-工作-休眠的工作周期,利用UAV上的移动采集节点与UAV飞行轨迹经过的地面上的独立子网交互并采集农田信息,通过移动节点携带的3G网络将农田信息传输到农田监测数据中心。【结果】地块间距离超过100 m、UAV飞行高度维持在10 m时,UAV-WSN网络能够较好地完成农田信息采集任务,UAV-WSN的通信质量明显优于静态WSN的通信质量,地块1、2和3的平均链路消耗分别降低了约10%、27%和14%,平均丢包率降低了约24%、68%和29%。【结论】UAV-WSN结构的网络通信扩展了静态WSN的传输距离、提高了WSN系统的能量效率、延长了系统的生命周期,可以为大面积的平原或山地环境下的农田信息采集提供参考。 展开更多
关键词 无人飞行器 无线传感网 农田信息 数据采集 精准农业
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无人机群辅助的数据采集能耗优化方法 被引量:4
9
作者 黄晓舸 何勇 +1 位作者 陈前斌 张杰 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期2054-2062,共9页
针对无线传感器网络(WSN)中数据采集的安全性和能耗问题,该文提出一种无人机(UAV)群辅助的数据采集能耗优化方法。该方法通过优化无人机的数量、高度和WSN中数据传输数量降低系统总能耗。首先,针对WSN数据采集,提出一种基于信誉值的数... 针对无线传感器网络(WSN)中数据采集的安全性和能耗问题,该文提出一种无人机(UAV)群辅助的数据采集能耗优化方法。该方法通过优化无人机的数量、高度和WSN中数据传输数量降低系统总能耗。首先,针对WSN数据采集,提出一种基于信誉值的数据双层压缩算法。该算法根据地理位置将传感器分簇,簇内传感器分为簇头和簇成员,簇成员负责训练预测模型并发送给簇头;簇头则负责模型的筛选、聚合以及信誉值更新,并将聚合结果发送给无人机;其次,针对无人机群数据收集,提出一种无人机优化部署算法,该算法将无人机部署问题转化为圆包装问题,通过动态调整无人机数量,最小化无人机群网络总能耗;同时,针对数据采集过程,在无人机群建立了私有区块链用于存储采集数据,保证了数据的安全性;最后,基于伯克利大学联合研究实验室数据集对所提方法进行验证,仿真结果表明该方法能实现无人机的最优部署,同时具有误差小、能耗低及安全性高的优势。 展开更多
关键词 无人机 无线传感器网络 数据采集 区块链
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基于网络的飞行传感器仿真系统研究 被引量:2
10
作者 陈欣 袁锁中 夏云程 《数据采集与处理》 CSCD 2001年第4期446-450,共5页
提出了一种基于 TCP/ IP协议的传感器仿真系统 ,模拟无人机实际飞行中各类传感器的信号和电气特性 。
关键词 飞行控制 TCP/IP协议 局域网 飞行传感器 仿真系统 飞机
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基于移动无线传感器网络的植株图像监测系统设计与测试 被引量:9
11
作者 姚仲敏 荆宝刚 孙彩苹 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期189-196,共8页
针对静态无线传感器网络(static wireless sensor network,SWSN)在图像监测中功耗分布不均、传输不可靠等问题,设计了基于移动无线传感器网络(mobile wireless sensor network,MWSN)的农田植株图像监测系统。选用JN5139模块搭配摄像头... 针对静态无线传感器网络(static wireless sensor network,SWSN)在图像监测中功耗分布不均、传输不可靠等问题,设计了基于移动无线传感器网络(mobile wireless sensor network,MWSN)的农田植株图像监测系统。选用JN5139模块搭配摄像头采集和编码图像,利用无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)搭载协调器收集信息。通过仿真和测试可得,节点在MWSN中的最小功耗为10μW,工作功耗为133 m W,在SWSN中为133 m W,路由节点功耗为普通节点的2倍;在10~35 m范围内,MWSN的信号强度为-68^-86 dbm,SWSN为-83^-85 dbm;在10~80 m范围内,MWSN的误码率范围是0~9.2%,SWSN是0~38.6%。试验时UAV在15 m高空悬停接收地面设备发出的图像数据,测得获取一张图片平均需135 s,图片分包平均为22次,解码后的图像可以较好的反映植株生长状态。上述结果表明,工作时间相同,MWSN中节点的功耗差异性小,呈均匀分布;在一定距离范围内,MWSN的传输能力和抗干扰能力整体上优于SWSN,能保证数据传输的可靠性,因此,基于移动无线传感器网络技术的图像监控系统能够满足大范围农田中植株图像的监测需求。 展开更多
关键词 传感器 监测 无人机 移动性无线传感器网络 农田图像监测
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地空交互多感融合森林防护监测系统 被引量:2
12
作者 李敬兆 郭明明 张晓明 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第1期110-113,116,共5页
针对森林资源防护不足,远离市区基建设施落后,传统无线传感器网络使用固定汇聚节点接收数据,通信多跳传输易产生"能量空洞"问题,设计了地空交互多感融合森林防护监测系统。系统应用空中移动汇聚节点与地面分簇簇头节点共同作... 针对森林资源防护不足,远离市区基建设施落后,传统无线传感器网络使用固定汇聚节点接收数据,通信多跳传输易产生"能量空洞"问题,设计了地空交互多感融合森林防护监测系统。系统应用空中移动汇聚节点与地面分簇簇头节点共同作业。应用了无人机嵌入汇聚节点形成空中移动汇聚节点,消除了地面障碍物密度大对地面移动设备运动轨迹的局限性;且空中移动汇聚节点同地面通信节点实现数据单跳传输,不仅提高了数据传输的效率和可靠性,同时也解决了各节点能耗不均衡问题。系统应用表明:设计的系统为大范围森林资源的防护监测提供了良好的解决方案。 展开更多
关键词 森林监测系统 无线传感器网络 空中移动汇聚节点 无人机 移动轨迹
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基于Petri网的无人机可充电传感器网络优化
13
作者 秦怀宇 白雪 +1 位作者 赵不贿 徐雷钧 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第9期1575-1584,共10页
为解决地面移动充电车难避障、易受干扰,以及数据收集受充电时间影响大的问题,提出包含一架数据收集无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)和多架充电无人机的网络架构。首次提出广义同步连续自控Petri网系统(generalized synchronizing ... 为解决地面移动充电车难避障、易受干扰,以及数据收集受充电时间影响大的问题,提出包含一架数据收集无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)和多架充电无人机的网络架构。首次提出广义同步连续自控Petri网系统(generalized synchronizing continuous cyber Petri net system,GSCCPNS),用于建立无人机的能量传输和运动控制模型,从可视化和数学两方面刻画网络的决策控制、能量流动和飞行轨迹。首先,利用等边三角形簇头覆盖法确定网络锚节点数量和节点总体能耗。然后,为了使无人机充电收益最大化,在传统模拟退火算法的基础上,引入局部搜索和交叉算子,并结合Petri网提出Petri模拟退火(Petri simulated annealing,Petri-SA)算法。大规模仿真表明,死节点比例降低11%~26%,飞行能耗降低7%~17%。 展开更多
关键词 可充电传感器网络 无人机 PETRI网 Petri模拟退火算法
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无人机协助下基于SR-CKF的无线传感器网络节点定位研究 被引量:26
14
作者 徐魏超 王冠凌 陈孟元 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期575-581,共7页
针对无线传感器网络(WSN)节点的实际应用场合大多数分布在复杂的三维地形,并且当无线传感器网络分布规模达到一定程度时,对每一个传感器节点装载 GPS模块来实现节点定位不切实际的情况,提出了一种无人机(UAV)协助下利用极大似然估计法(M... 针对无线传感器网络(WSN)节点的实际应用场合大多数分布在复杂的三维地形,并且当无线传感器网络分布规模达到一定程度时,对每一个传感器节点装载 GPS模块来实现节点定位不切实际的情况,提出了一种无人机(UAV)协助下利用极大似然估计法(MLE)对未知节点进行初步定位,引入平方根容积卡尔曼滤波(SR-CKF)算法对未知节点进行精确定位,采用阈值选择的更新策略来减小非线性因素的影响。仿真结果表明:所提出的UAV-WSN-MLE-SRCKF协作定位方式实现了三维地形中未知传感器节点的定位估计,大量减少了装载GPS模块所带来的成本,同时也提高了定位精度和稳定性。 展开更多
关键词 无人机 无线传感器网络节点 极大似然 阀值选择 协作定位 平方根容积卡尔曼算法
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QoS保障下的无人机传感网安全通信路径规划 被引量:6
15
作者 高航 吴嘉鑫 +1 位作者 陈龙 武继刚 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2022年第6期1037-1045,共9页
在无线传感器网络中,无人机在传感器覆盖区域内定期巡游,以收集传感器感知的数据。由于无线信道的广播性质,信息更容易被地面上的非法节点窃听,无线通信安全受到挑战。通过无人机的轨迹规划和传感器功率控制可以在物理层保障无线通信的... 在无线传感器网络中,无人机在传感器覆盖区域内定期巡游,以收集传感器感知的数据。由于无线信道的广播性质,信息更容易被地面上的非法节点窃听,无线通信安全受到挑战。通过无人机的轨迹规划和传感器功率控制可以在物理层保障无线通信的安全性。然而,现有研究无人机辅助无线通信路径规划的文献中,没有考虑到用户或节点需要最小通信时间来保证服务质量。针对此问题,在无线传感器网络通信系统中,加入最小通信时间约束,通过联合优化无人机的飞行轨迹、传感器的发送功率和无人机服务传感器的调度顺序,提出平均保密率最大化问题,并证明了其非凸性。为解决所提的非凸问题,将原问题分解为3个子问题,提出了一个应用块坐标下降、连续凸优化、迭代舍入方法的快速收敛迭代算法TPA。实验结果表明,所提算法TPA的平均保密率比未进行轨迹优化的基准算法提高了15.7%,比未进行功率控制的基准算法提高了159.8%。TPA与未加入最小通信时间约束的基准算法相比,在2种不同任务分布情况下,当无人机飞行周期大于70 s时,任务完成率平均提升44.6%和27.1%。 展开更多
关键词 无线传感器网络 无人机 无线通信 数据量 保密率
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耕地质量低空遥感-地面传感双重采集系统研究 被引量:4
16
作者 张飞扬 胡月明 +1 位作者 陈联诚 王广兴 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期117-125,共9页
【目的】将无人机(UAV)低空遥感检测系统与无人机-无线传感器网络(UAV-WSN)集成,实现通过一套系统进行低空遥感监测和地面长期监测的双重监测,为耕地质量的空间和时间变化提供监测数据。【方法】本研究探讨了现有UAV-WSN系统无法实现双... 【目的】将无人机(UAV)低空遥感检测系统与无人机-无线传感器网络(UAV-WSN)集成,实现通过一套系统进行低空遥感监测和地面长期监测的双重监测,为耕地质量的空间和时间变化提供监测数据。【方法】本研究探讨了现有UAV-WSN系统无法实现双重采集的问题,设计了一套用于耕地质量监测的低空遥感-地面传感双重采集系统,提出一套双重采集的工作流程,以及提升性能的基于航线的LEACH算法。仿真分析试验中调整UAV飞行高度和地面节点密度,以比较双重采集系统和UAV-WSN系统总飞行时间的不同。【结果】双重采集系统1次飞行同时采集2种监测数据,无需完成低空遥感监测数据采集后再次走遍所有地面节点,在低空遥感地面图像分辨率变化的情况下,总飞行时间比UAV-WSN系统快165 s;双重采集系统根据无人机航线和地面节点位置进行调整,在地块内节点数量变化的情况下,总飞行时间基本不变,比UAV-WSN系统快129~194 s。【结论】双重采集系统能够减少现场采样所需的总工作时长,降低采样工作的复杂程度,提升耕地质量监测的效率。 展开更多
关键词 耕地质量 无人机-无线传感器网络 低空遥感监测 集成 双重采集系统 总飞行时间
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基于Q学习的无人机辅助WSN数据采集轨迹规划 被引量:6
17
作者 蒋宝庆 陈宏滨 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期127-134,165,共9页
针对无人机辅助采集无线传感器网络数据时各节点数据产生速率随机和汇聚节点状态不一致的场景,提出基于Q学习的非连续无人机轨迹规划算法Q-TDUD,以提高无人机能量效率和数据采集效率。基于各节点在周期内数据产生速率的随机性建立汇聚... 针对无人机辅助采集无线传感器网络数据时各节点数据产生速率随机和汇聚节点状态不一致的场景,提出基于Q学习的非连续无人机轨迹规划算法Q-TDUD,以提高无人机能量效率和数据采集效率。基于各节点在周期内数据产生速率的随机性建立汇聚节点的汇聚延时模型,应用强化学习中的Q学习算法将各汇聚节点的延迟时间和采集链路的上行传输速率归一化到奖励函数中,通过迭代计算得到最佳非连续无人机飞行轨迹。实验结果表明,与TSP-continues、TSP、NJS-continues和NJS算法相比,Q-TDUD算法能够缩短无人机的任务完成时间,提高无人机能效和数据采集效率。 展开更多
关键词 无线传感器网络 数据采集 无人机 轨迹规划 Q学习算法
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无人机协助WSNs中的节能数据采集策略 被引量:6
18
作者 曹润宇 姜泽峰 张善新 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第11期105-109,共5页
在无线传感器网络(WSNs)中,无人机(UAV)已经成为一种有效的数据采集手段,但在采集过程中产生的大量能耗严重降低WSNs的寿命。针对WSNs中数据采集能量消耗大的问题,设计了一种基于传感器节点(SNs)唤醒调度和无人机轨迹设计的节能数据采... 在无线传感器网络(WSNs)中,无人机(UAV)已经成为一种有效的数据采集手段,但在采集过程中产生的大量能耗严重降低WSNs的寿命。针对WSNs中数据采集能量消耗大的问题,设计了一种基于传感器节点(SNs)唤醒调度和无人机轨迹设计的节能数据采集策略。基于该方案,构建了无人机与SNs能耗加权和最小化问题,该问题被描述为混合整数非线性规划(MINLP)问题,通常难以求解。针对该问题,提出一种基于路径离散化和连续凸逼近的联合优化算法,得到满足KKT条件的局部最优解。实验结果表明,所提出的方案能实现显著的网络节能,且能实现无人机能耗与SNs能耗之间的灵活权衡。 展开更多
关键词 无线传感器网络 无人机 数据采集 能量消耗 凸优化
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WSNs中基于唤醒无线电的能效数据收集算法 被引量:2
19
作者 梁晶 刘毓 史记征 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期745-749,共5页
在无线传感网络中引用无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)提升了网络寿命和数据传输率。然而,地面上无线的传感节点(Wireless Ground Sensors,WGSs)与UAVs间通信仍存在一些技术挑战。为此,提出基于唤醒无线电的能效数据收集(Wake-up R... 在无线传感网络中引用无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)提升了网络寿命和数据传输率。然而,地面上无线的传感节点(Wireless Ground Sensors,WGSs)与UAVs间通信仍存在一些技术挑战。为此,提出基于唤醒无线电的能效数据收集(Wake-up Radio based-Energy efficiency Data Collection,WEDC)算法。WEDC算法先建立UAV和WGS的能耗模型,再依据UAV所收集的数据以及能耗构建效用函数,然后利用两元素优化(2-optimization,2-opt)算法求解,进而得到UAV收集数据的最优路径。仿真结果表明,WEDC算法提高了网络寿命,并优化了所收集数据的质量。 展开更多
关键词 无人机 无线传感网络 唤醒无线电 路径规划 两元素优化算法
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基于UAV的无线传感器网络加权质心定位算法 被引量:9
20
作者 高美凤 尹持俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期539-545,共7页
针对加权质心定位算法中,需要的固定锚节点数目较多导致定位成本较高,且定位误差较大等问题,将无人机作为移动锚节点,提出了一种基于信号强度比值并结合指数函数作为权值的加权质心定位算法(ERR-WCL)。该算法采用无人机沿着既定的航迹... 针对加权质心定位算法中,需要的固定锚节点数目较多导致定位成本较高,且定位误差较大等问题,将无人机作为移动锚节点,提出了一种基于信号强度比值并结合指数函数作为权值的加权质心定位算法(ERR-WCL)。该算法采用无人机沿着既定的航迹在室内空间中飞行,在规定的航迹点上广播数据包;未知节点根据接收的信号强度(RSSI)确定权值,从而估算未知节点自身的坐标位置。仿真结果表明,该算法有效地降低了定位误差,同时结合无人机,解决了定位成本高,使用不灵活,受到空间约束的问题。 展开更多
关键词 无线传感器网络 节点定位 加权质心定位算法 无人机
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