孙启明，宋 绯

（陆军工程大学，江苏 南京 210001）

0 引言

随着万物互联的需求日益增长，物联网得到了广泛应用[1]。然而，物联网设备（Internet of Things Devices，IoTDs）由电池供电，在某些场景下充电不便，严重影响了整个网络的存续时间。无线携能传输技术（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT）既能够传输数据，又能够从射频中获取能量[2]，因此可以利用该技术延长物联网系统的工作时间。无人机作为机动灵活的空中平台，利用机载无线发射器，可以实现与地面设备的视距通信。

相关文献中已有对于该问题的研究。例如：文献[3]研究了无人机中继网络中无线携能传输吞吐量最大化问题；文献[4]研究了物联网节点接收能量最小者最大化问题；为了评估通信网络优化效果，文献[5]将节点通信速率总和作为效用函数；文献[6]将节点收集的能量总和与消耗能量之比作为充电效用。

本文研究无人机携能传输中效用最大化问题，设计了新的效用函数来评估系统性能。为了解决发射功率分配问题和优化飞行轨迹，提出一个无人机发射功率和飞行轨迹联合优化方案。采用文献[7-8]中的凸近似方法求解非凸问题，最大化携能传输的效用值。

1 系统模型与问题建模

1.1 模型建立

考虑一种场景，即在一定范围的区域内，多个IoTDs 随机分布，任务无人机从基地出发，对这些设备节点进行携能传输后返回基地，基地坐标为（0,0,0），如图1 所示。

图1 无人机无线携能传输系统模型

假设地面节点的集合为M={1,2,…,m,…,M}，每个节点坐标为(Xm,Ym,0)，在水平面的投影为Wm(Xm,Ym)，位置固定不变。……