面向大规模物联网的无人机通信感知一体化能效优化算法

来源：电讯技术杂志2024年第7期北京时间：

作者：宋利枝,季增栓,曾凤,王伟,杨永杰

单位：(1.南通大学 信息科学技术学院，江苏 南通 226019;2.南通先进通信技术研究院，江苏 南通 226019)

摘要：针对大规模物联网场景下无人机通信感知一体化系统存在的重复感知和能量受限等问题，提出了一种基于聚类算法的能效优化方案。该方案在满足无人机的移动性和感知能力约束下，通过联合设计无人机的三维轨迹和发射功率来最大化系统能效。由于该问题是非凸的，首先将其解耦为两个子问题，然后利用模拟退火算法和标准凸优化技术来求解无人机的悬停位置和飞行速度以获取最优轨迹，最后根据最优轨迹推导发射功率的闭合表达式，求得每个悬停位置的最优发射功率。与传统的二维和三维方案相比，所提基于聚类的能效优化方案在收敛速度提高4倍的基础上能提升20%~30%系统能效。

关键词：大规模物联网；无人机通信感知一体化；能效优化；无人机轨迹设计；功率分配；

基金资助：江苏省重点研发计划项目（BE2021013-1）；江苏省未来网络科研项目（FNSRFP-2021-YB-42）