面向无人机辅助电力巡检的短包通信资源优化

来源：电子与信息学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：初航, 董志浩, 曹杰, 石怀峰, 曾海勇, 朱旭

单位：1.哈尔滨工业大学(深圳)信息科学与技术学院 深圳 5180552.南京信息工程大学电子与信息工程学院 南京 2100443.广西师范大学电子与信息工程学院 桂林 541001

摘要：在无人机辅助电力巡检场景中，为保障电网安全运行，无人机需实时采集并回传电网关键状态参数和图像、视频等多模态数据，控制中心基于此对电网进行调度与调控。无人机巡检任务中的数据采集与回传具有超可靠低时延和实时大带宽等通信需求。然而，无线通信资源的稀缺性和无人机能量约束使得上述异构需求难满足，进而导致巡检数据的时效性和巡检任务的有效性难保障。针对上述挑战，该文提出了数据传输调度与通信资源分配的协同优化算法，在任务性能与约束下，降低系统开销，并基于非正交多址接入技术设计长短包混合帧结构，满足异构通信需求。在无人机数据传输调度方面，将调度决策建模为马尔可夫决策过程，并将通信消耗纳入决策成本。在通信资源优化方面，联合优化长短包功率配置、短包包长和导频长度，进而在保障长包传输需求的前提下，提升短包传输的可靠性，满足异构通信需求，实现低开销的无人机电力巡检策略。仿真结果表明，该方法能够在保障传输可靠性的同时，显著降低通信成本，为无人机辅助电力巡检场景中的异构数据传输提供有效支撑。

关键词：短包通信, 非正交多址接入, 数据时效性, 马尔可夫决策过程

基金资助：国家自然科学基金(62401182, 62171161)，广东省基础与应用基础研究基金(2025A1515010182)，工业和信息化部未来产业创新任务揭榜挂帅项目，南京信息工程大学复杂环境智能保障技术教育部重点实验室开放基金资助课题(NUIST-IST-JJ-2024-003)