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龙图腾网恭喜中北大学申请的专利一种数据驱动异构无人机群辅助无线传感器数据收集方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119893463B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510377332.X，技术领域涉及：H04W4/38；该发明授权一种数据驱动异构无人机群辅助无线传感器数据收集方法是由刘昊;郭晓宇;张文栋;鲁旭涛;李静;赵河明;彭志凌设计研发完成，并于2025-03-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种数据驱动异构无人机群辅助无线传感器数据收集方法在说明书摘要公布了：本发明涉及无人机与无线传感器网络技术交叉的技术领域，具体是一种数据驱动异构无人机群辅助无线传感器数据收集方法，包括步骤1：构建异构无人机编队分层式数据收集系统；步骤2：确定数据收集无人机对无线传感器网络通信覆盖范围；步骤3：进行第一轮正六边形覆盖；步骤4：进行第二轮正六边形覆盖；步骤5：对通信无人机初始飞行路径进行优化；步骤6：确定数据收集无人机任务区域中心坐标信息；步骤7：进行数据无人机编队动态任务分配；步骤8：进行数据收集无人机位置调整；步骤9：通信无人机进行动态的位置调整；步骤S10：判断是否完成对无线传感器节点的数据收集，若是，循环步骤S7~步骤S10，进行下一轮任务；若否，结束任务。

本发明授权一种数据驱动异构无人机群辅助无线传感器数据收集方法在权利要求书中公布了：1.一种数据驱动异构无人机群辅助无线传感器数据收集方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 步骤S1：确定无线传感器节点的分布区域及其范围，构建异构无人机编队分层式数据收集系统，包括数据收集无人机和通信无人机 步骤S2：确定数据收集无人机对无线传感器节点的通信覆盖范围； 步骤S3：按照步骤S2得到的通信覆盖范围，对无线传感器节点的分布区域进行第一轮正六边形覆盖划分，形成第一层蜂窝覆盖结构，即蜂窝覆盖1，得到所有正六边形区域的中心坐标作为数据收集无人机的任务区域； 步骤S4：计算通信无人机与数据收集无人机之间的通信范围，进一步对无线传感器节点的分布区域进行第二轮正六边形覆盖划分，建立第二层蜂窝覆盖结构，即蜂窝覆盖2，得到通信无人机的初始航迹点 步骤S5：将通信无人机的初始航迹点作为输入，对通信无人机初始飞行路径进行优化，得到优化后的通信无人机的航迹矩阵 步骤S6：按照航迹矩阵内航迹点的顺序，逐次确定每一个通信无人机的通信覆盖区域内所包含数据收集无人机任务区域的中心坐标信息； 步骤S7：按照通信无人机的航迹矩阵进行通信无人机引导下的数据无人机编队动态任务分配； 步骤S8：数据收集无人机进入对应任务区域，对无线传感器节点所携带的数据量进行感知，进行数据驱动下的数据收集位置调整，以降低无线传感器节点能耗； 步骤S9：通信无人机根据数据收集无人机编队的位置，进行动态的位置调整，以提升数据传输速率； 步骤S10：判断是否完成对所有无线传感器节点的数据收集；若是，循环步骤S7～步骤S10，进行下一轮任务；若否，结束任务； 所述步骤S5：将通信无人机的初始航迹点作为输入，对通信无人机初始飞行路径进行优化，得到优化后的通信无人机的航迹矩阵具体如下： 步骤S5.1：将矩阵按列展平为大小的矩阵 步骤S5.2：对通信无人机的飞行路径优化，建立下面优化模型： 其中，ξKL用于标记任意两个初始航迹点之间的连线是否被规划至通信无人机的飞行路径内；ξKL＝1表示第K个初始航迹点和第L个初始航迹点连线被规划为通信无人机的飞行路线，否则ξKL＝0；公式11、公式12表示对矩阵内正六边形中心进行排序，得到新矩阵通信无人机将新矩阵内的初始航迹点作为路径点，按照新矩阵内顺序飞行时，飞行总距离最短； 所述步骤S7：按照通信无人机的航迹矩阵进行通信无人机引导下的数据无人机编队动态任务分配；具体如下： 步骤S7.1：引入任务轮次的概念，初始化任务轮次Ω＝1；数据收集无人机编队完成对指定区域内的无线传感器节点Sl数据收集一次，Ω的取值加1，即任务轮次自增； 步骤S7.2：建立任务库矩阵XΩ＝{XΩ,Tt}，用于保存第Ω轮任务中，数据收集无人机可选择的任务区域中心坐标，初始化任务库矩阵XΩ＝{}为空集；其中，任务库矩阵XΩ是动态变化的，每一轮任务中，任务库矩阵XΩ内任务点的数量需要大于等于数据收集无人机的数量；若任务库矩阵XΩ的维度为则需要满足对应的任务点被选择后，从任务库矩阵XΩ中删除；当时，表明需要添加新的任务点，即XΩ＝{XΩ,Tt+1}； 步骤S7.3：建立第Ω轮数据收集无人机编队任务分配模型；即在任务库矩阵XΩ内，根据数据收集无人机的当前位置为每一架数据收集无人机寻找一个任务点 为数据收集无人机的飞行高度，使得下一轮任务中数据收集无人机编队的飞行距离最小，模型如下： 其中，U′Ω＝{U′Ω,1,U′Ω,2,...,U′Ω,k}，δk为惩罚变量，δk保证了任务点只被选择一次，当某一任务点被第一次选择时δk＝1u，当再次选择时δk＝∞； 步骤S7.4：得到数据收集无人机初始位置后，数据收集无人机编队通过调整飞行速度，协同抵达对应的任务区域； 所述步骤S8：数据收集无人机进入对应任务区域，对无线传感器节点所携带的数据量进行感知，进行数据驱动下的数据收集位置调整，以降低无线传感器节点能耗；具体如下： 步骤S8.1：数据收集无人机数据感知：得到每一架数据收集无人机的任务区域信息后，数据收集无人机飞抵指定任务区域中心U′Ω,k；广播自身位置信息，无线传感器节点Sl在收到广播后，将其位置信息、剩余能量及需要发送的数据量Il打包发送至数据收集无人机数据收集无人机获得该区域无线传感器节点数量记为NΩk； 步骤S8.2：当数据收集无人机和无线传感器节点Sl之间距离为dlk时，通信能耗Elk计算如下： 其中，Etx,Erx分别表示数据发送能耗及数据接收能耗；Il表示无线传感器节点Sl的数据量；Ee表示通信模块的工作能耗，EDA为数据聚合能耗；Ef,Ea分别表示放大信号所需能耗，取决于收发距离及误比特率； 步骤S8.3：对无线传感器节点Sl剩余能量及通信能耗归一化处理，得到归一化剩余能量和归一化通信能耗的值： 其中， maxE、minE分别表示NΩk个无线传感器网络节点Sl中最高的剩余能量值、最低的剩余能量值、最高的通信能耗、以及最低的通信能耗； 步骤S8.4：建立在第Ω轮任务中,数据收集无人机的通信覆盖区域内，完成对数量为NΩk个无线传感器节点的数据收集时，总代价为： 将数据收集无人机的数据收集位置优化调整归结为，根据无线传感器节点Sl所携带的数据量及其分布寻找一个最优数据收集位置U″Ω,k，使得区域内所有无线传感器节点的剩余能量值之和最大，目标函数及约束条件如下： 其中，公式19在保证覆盖范围下，保证了数据收集无人机在位置调整以后依旧能够保证对该区域内所有的无线传感器节点Sl的覆盖；公式18、公式19为线性规划问题，可令将其转化为最小化问题； 步骤S8.5：得到最优数据收集位置U″Ω,k后，数据收集无人机进行位置调整，并开始数据收集； 所述步骤S9：通信无人机根据数据收集无人机编队的位置，进行动态的位置调整，以提升数据传输速率； 步骤S9.1：数据收集无人机计算到最优数据收集位置U″Ω,k之后，向通信无人机上传对应坐标； 步骤S9.2：设通信无人机在第Ω轮任务中坐标为在该坐标下，数据收集无人机编队到通信无人机的数据传输速率达到最大；进一步结合香农定理可以求得系统总数据传输可达率为： 其中，为信道功率增益；Pk、分别表示数据收集无人机的最大发射功率、通信无人机和数据收集无人机的通信信道带宽和通信无人机接收端的高斯白噪声功率；βu表示1m处的参考信道功率增益； 步骤S9.3：通信无人机最优的位置优化模型为： 公式21、公式22表示寻找通信无人机的最优位置使得数据收集无人机编队到通信无人机的整体数据吞吐量达到最大；约束条件保证了通信无人机和数据收集无人机的通信连接； 步骤S9.4：对公式21、公式22求解，将最大化后的整体数据吞吐量问题转为最小化问题，即：对应解的范围上界和下界以及约束条件不发生变化。

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