由于无人机具有快速移动和覆盖范围广的特性,无人机有极大的潜力提升通信系统的性能。近年来,无人机产业的运营成本持续下降,随着无人机通信模式的创新性加强。无人机逐渐被应用于各行各业,例如交通控制,货物运输,航拍,公共救援等,同时,基于无人机的无线通信也受到了广泛地关注。然而,无人机信息收集系统在实际场景中面临着对能耗要求挑战,其中需要解决的主要问题很多,本文着重点研究的是无人机的耐力问题。在无人机信息收集系统中,由于无人机的续航能力有限,在特定的返航时间内,无人机需要对机身充满电量来增加飞行路程,这就说明了无人机能耗问题是无人机信息收集系统的痛点。因此需要考虑的是如何节省无人机能源消耗。在续航能力有限的情况下,提升无人机耐力问题。无人机通信可以实现无人机监管问题,打造低空数字化的内在需求。与传统的陆地通信系统相比,无人机通信系统具有灵活性高,易于部署,成本低等优点。因此,把无人机作为空中基站搭载平台,能够增加无线网络的容量,扩大系统的通信覆盖范围,实现低成本、按需部署的通信服务。另外,在通信基础设施薄弱或受灾地区中,基于无人机收集信息系统能够快速建立通信链路,即无人机通信亦可在应急通信中发挥重要作用。此外,无人机无线通信提供了更多的设计空间维度,相较于传统地面通信,能够在保证通信质量的前提下,进一步提高系统的能效。在无人机通信中,无人机的能耗是通信系统研究问题的重要因素。直观地来看,如果无人机尽可能地靠近地面终端以获得更好的信道,则可以减少地面终端的上行发送目标数据所需的传输能量。但是这种方案将导致无人机消耗更多的推进能量。基于固定翼与旋翼无人机的信息收集系统,本文围绕以上几个方面,主要研究内容和创新点归纳为如下两个方面:1、无人机信息采集系统轨迹优化和功率控制优化策略研究了一种固定翼无人机圆形轨迹信息采集系统。本文主要把固定翼无人机类型作为研究对象。联合考虑系统的能耗和任务完成时间。由于地面终端的通信能量消耗与无人机的飞行推进能量消耗之间的存在博弈关系,需要设计合适的基于能量考量和任务需求的飞行策略。通过联合二分法和循环迭代的方法,我们分别得到了系统的能量消耗最小和地面终端的能耗最小的飞行方案。我们的目标是通过优化无人机圆形飞行的半径和发射功率来最小化系统的能量消耗。地面终端需满足质量要求和总传输功率的限制。对于固定翼无人机,通过设计圆半径和飞行速度,圆形飞行在无人机的能量消耗和通信吞吐量之间提供了灵活的设计。2、旋翼无人机数据采集系统优化策略研究了一种旋翼无人机信息收集系统,无人机在地面节点上空的目标区域通信过程中,其中一个旋翼无人机被派遣向多个地面节点收集用户发射的信息数据。此外,运用正交频分多址技术接入方式下,通过先优化飞行时间无人机时隙长度,然后是无人机节点功率分配,最后优化无人机飞行轨迹来最大化最小节点吞吐量,包括无人机的总能耗以及通信相关能源,无人机最小速率的限制我们的目标是尽量减少推进能源,包括无人机的总能耗以及通信相关能源,同时满足每个用户的通信吞吐量要求。为此,我们首先推导了旋翼无人机的分析推进功耗模型,然后通过联合优化无人机轨迹和用户的发射功率分配以及任务总完成时间来制定无人机在用户当中飞行的最大化最小用户吞吐量问题。除此之外,将原问题进行分解,主要为了解决建模问题的非凸性。然后采用了 SCA凸优化方法,将原问题转变为了凸问题,最后提出了有效的迭代算法。说明算法的有效性和收敛性,并且给出了不同迭代次数与最大化最小吞吐量的算法。通过仿真实验得出其算法的收敛性与真实性。并通过系统建模和仿真结果验证了算法的可行性和有效性。