IRS辅助无人机轨迹优化在WSN中节能数据采集

来源：电子测量技术杂志2025年第11期北京时间：

作者：吴广通，张爽，田文，刘光杰，戴跃伟

单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院 南京 210044

摘要：在无线传感器网络（WSN）中，为了提高传感器节点（SNs）的能量效率，延长WSN的使用寿命，通常采用UAV作为数据采集器。然而，由于传统的UAV飞行轨迹设定存在能耗高的特点，此外，部分节点在地理特征存在通信信道较差的问题。针对以上问题，提出了一种基于IRS辅助UAV轨迹优化的WSN节能数据采集方法，该方法利用IRS通过反射传感器所发的信号增强UAV采集数据的能力，通过优化UAV轨迹提高WSN节点的能量效率。具体来说，首先构建IRS辅助UAV空地信道模型，然后构建面向UAV飞行轨迹和唤醒机制约束的WSN能耗目标函数，通过块坐标下降技术，将目标函数转化为对UAV的飞行轨迹和SNs的唤醒调度策略的优化问题。通过仿真，与3种典型无人机轨迹优化方法相比，该方案产生的能量消耗分别降低了91.0%、61.5%和41.6%，证明了该方法明显提高了WSN能量效率。

关键词：智能反射面;无人机轨迹优化;无线传感器网络;节能数据采集;混合信道模型

基金资助：国家自然科学基金(62401269，U2436601,62072250)、江苏省科技计划专项资金(基础研究计划自然科学基金)项目(BK20230415)、江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究面上项目(23KJB120007)资助