Bài toán thu hoạch dữ liệu trong WSN sử dụng nhiều UAV yêu cầu tìm ra K
cây chuyển tiếp dữ liệu tương ứng với K cụm cảm biến, trong đó mỗi cây có gốc là một nút CH và M chu trình UAV bắt đầu và kết thúc ở trạm cơ sở. Mục tiêu của bài toán là tối đa hóa thời gian sống của mạng, được định nghĩa là khoảng thời gian từ khi triển khai đến khi nút cảm biến đầu tiên hết năng lượng.
17
Theo đó, bài toán tối ưu hóa (OP) xác định cách phân cụm và chu trình cho các UAV tại chu kỳ thứ r có thể được phát biểu như sau:
Mục tiêu: (OP) Ràng buộc: (1) (2) (3) (4) (5)
Một lời giải của (OP) bao gồm một tập hợp K DFT và tập hợp Π { 1,...,M}
bao gồm chu trình của M UAV. Mục tiêu của (OP) là giảm thiểu tổng năng lượng tiêu thụ của SNs trong chu kỳ. Ràng buộc (1) thể hiện rằng một UAV chỉ có thể ghé thăm nhiều nhất Q CHs. Ràng buộc (2) là giới hạn về độ dài chu trình bay của UAV, trong đó | | 1 1 ( ) (0, [1]) ( [ ], [ 1]) ( [| |], 0) z z z z z z z q d d q q d là độ dài của chu trình thứ z. Các ràng buộc (3) và (4) đảm bảo rằng mỗi CH luôn có một UAV duy nhất ghé thăm để thu thập dữ liệu. Cuối cùng, ràng buộc (5) yêu cầu sự cân bằng giữa tỷ lệ năng lượng còn lại của các SN, được định nghĩa là tỷ số giữa năng lượng hiện tại của SN với năng lượng ban đầu của nó. Ở đây, tỷ lệ năng lượng còn lại của SN si sau chu kỳ hiện tại không được nhỏ hơn giá trị trung bình nhân với hệ số . Ràng buộc này yêu cầu phải có sự phân bố lại của các nút trưởng cụm sau mỗi chu kỳ để cân bằng năng lượng của SN, từ đó giúp kéo dài thời gian sống của mạng.