14、UAV辅助的WSNs/IoT网络能量收集技术解析

UAV辅助的WSNs/IoT网络能量收集技术解析

1. 引言

无线传感器网络（WSNs）和物联网（IoT）网络中，传感节点尺寸小导致能量受限，这是实现其永久运行的关键问题。无人机（UAV）网络作为一项有前景的技术，已在多个领域得到应用，它能为WSNs/IoT应用提供大量且便捷的能量收集方式，尤其适用于偏远地区。然而，由于UAV的移动性、预算和空域拥堵等限制，以及不同UAV的能力差异，在设计UAV辅助的能量收集方案时，需要考虑诸多因素。

UAV近年来备受关注，其市场预计到2035年将实现每年100亿欧元的增长，总额达到150亿欧元。UAV可进入基于结构的互联网无法覆盖的区域，能在多个方面助力WSNs/IoT网络。由于传感器节点能量有限，需要一种经济高效的信息收集方式。UAV的移动性和动态定位与固定的地面基站相比，能减少路径损耗，改善信道条件，提高能源效率。此外，UAV还能更好地处理关键节点问题，为网络提供弹性。它可作为传感器节点或物联网设备的平台，承载传感器节点并飞越需要监测的区域，还能协助处理WSNs的信息，减少传输的数据量。

除了协助网络运行，UAV还能通过无线电力传输为小型传感器设备供电，磁谐振耦合技术是能量收集的首选方案，因为它允许在远距离进行能量收集。但UAV的能量携带能力有限，因此设计高效的电力传输和运行方案至关重要。同时，不同类型UAV的功能能力也需要在设计能量收集方案时加以考虑。许多文献中的方案通过优化频谱分配、功率分配、用户卸载时间、用户发射功率、悬停时间、无线功率传输时间和工作流程以及节点关联等因素来提高能量收集效率。

2. UAV辅助的WSNs/IoT网络系统模型

UAV辅助的WSNs/IoT网络由多个设备和组件组成