无人机群辅助的三维传感器网络连通增强算法

姚一平, 陈宏滨

桂林电子科技大学学报 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (01) : 92-104. DOI: 10.16725/j.1673-808X.202542

无人机群辅助的三维传感器网络连通增强算法

  • 姚一平, 陈宏滨
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摘要

部署在野外环境中的无线传感器网络(WSN)通常在恶劣的环境中运行,容易受到部分节点能量耗尽或故障的影响,影响网络连通。因此,网络连通性是保障传感器节点正常通信的必要条件。考虑三维空间中传感器节点随机分布的场景,提出了一种无人机群辅助的传感器网络连通增强(USACE)算法。提出自适应高度优化(AHO)算法,使无人机群能够根据地面节点的连通需求自主调整飞行高度,扩大覆盖范围;使用改进的萤火虫算法(IFA)规划遍历所有节点的初始路径,并采用创新的覆盖感知路径优化(CCRO)算法对飞行轨迹进行优化,删除冗余覆盖,减少转弯与路径交叉。目标是在保证网络连通时间最大化的前提下,最小化无人机群的能耗,实现高效覆盖。仿真结果表明,USACE算法在路径优化和能耗控制2个关键指标上均显著优于对比方案,同时表现出更好的稳定性和可扩展性,在8架无人机的大规模场景下仍能保持19.3%的平均性能优势。

关键词

无线传感器网络(WSN) / 连通增强 / 无人机编队 / 路径规划 / 能耗控制

中图分类号

TP212.9 / TN929.5 / V279

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姚一平, 陈宏滨. 无人机群辅助的三维传感器网络连通增强算法. 桂林电子科技大学学报. 2025, 45(01): 92-104 https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202542

基金

国家自然科学基金(62061009)

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