无人机使能的无线传感网总能耗优化方法

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...

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Published in自动化学报 Vol. 50; no. 11; pp. 2259 - 2270
Main Authors 李敏, 包富瑜, 王恒
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 重庆邮电大学自动化学院工业物联网与网络化控制教育部重点实验室 重庆 400065 01.11.2024
Subjects
Wireless sensor network
聚类
轨迹规划
unmanned aerial vehicle(UAV)
trajectory planning
无人机
能耗
clustering
energy consumption
无线传感网
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ISSN0254-4156
DOI10.16383/j.aas.c220914

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Summary: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.
ISSN:0254-4156
DOI:10.16383/j.aas.c220914