传统的无线传感器网络节点一般仅使用电池作为能量供给,由于电池的储能有限且供给方式单一,能量供给已成为无线传感器网络发展的最大瓶颈。为了摆脱节点供能不足的约束,同时满足传感器数据的转发需求,本文设计了一种基于射频能量收集技术的移动充电与感知系统,其中可充电传感器节点能够主动收集并转换射频能量为自身供能;为了便于能量源到达三维空间节点坐标,同时提高能量源的工作效率,本文利用智能无人机搭载携带能量源以及数据网关到达待充电位置,为节点进行辐射充电并实现传感器数据转发;在满足所有节点充电需求情况下,本文研究能量源的最佳移动控制策略,基于投影定理和聚类算法,提出了一种嵌套的TSP路径选择算法。本文首先设计并实现了基于射频能量收集的可充电传感器节点,节点采用远场无线充电的方式进行能量传输,能够实现自主收集环境中的射频能量,并将射频能量转换为直流电压从而为整个节点持续供电。通过多次实验测试,建立了节点的无线充电接收功率的数学模型。然后开发了基于智能无人机的移动充电与感知系统。无人机搭载能量源,按照设定的路径为能量耗尽的传感器节点进行充电,本文所设计的射频发射器可支持15m充电距离,实现对三维空间待充电节点高效能量补给,尤其适用于偏远、危险及人工难以到达地域的待充电节点。同时,利用数据网关搭建了从节点到云端服务器的数据传输链路,实现传感器数据的实时显示与存储。在完成整个系统搭建的基础上,将其应用于两个实际的工程项目,并取得了很好的测试结果。本文最后研究了三维空间移动能量源的充电调度管理策略。在某个特定的平面内,无人机按照间歇性移动模式,能量源向下同时辐射多个待充电节点。基于此,将待充电节点的搜寻区利用投影原理缩小至一个外接圆,通过离散化求得候选充电点位置,最后利用聚类算法聚合求得最优停留点坐标。在保证系统总体充电时延情况下,相应地构造出一组嵌套的最优TSP路径选择算法,实现无人机最短路径内遍历所有最优充电点位置。