面向3D无线可充传感器网络的最优3D方向WPT充电方案
网络与互联网体系结构
2025-12-23 v1
摘要
无人机的高速移动性和灵活部署能力使其成为使用定向无线功率传输（WPT）技术为无线可充传感器网络（WRSNs）中的节点充电的亮眼选项。然而，现有研究大多聚焦于2D-WRSN，缺乏针对真实3D-WRSN的设计。节点在3D-WRSN中的空间分布特征进一步增加了充电调度任务的复杂性，从而需要系统化的框架来解决此问题。本文调查了针对3D-WRSN的定向无人机充电调度问题（DCS-3D），并建立了其NP困难性，然后提出了一种名为使用函数等价（FuncEqv）方向集和Lin-Kernighan启发式算法（LKH）用于3D-WRSN的定向充电调度算法（FELKH-3D）的三步框架，以解决此问题。在FELKH-3D中，通过设计生成最小大小方向集的算法，以保证其对整个球面无限集合具有FuncEqv，从而解决了无限充电方向空间的挑战，并证明了该方法的最优性。为确定无人机的最优充电路径，采用LKH算法。仿真实验表明，FELKH-3D在其他经典算法方面具有优势。
引用
@article{arxiv.2512.19075,
title = {Optimal 3D Directional WPT Charging via UAV for 3D Wireless Rechargeable Sensor Networks},
author = {Zhenguo Gao and Hui Li and Yiqin Chen and Qingyu Gao and Zhufang Kuang and Shih-Hau Fang and Hsiao-Chun Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.19075},
year = {2025}
}