随着物联网技术与规模的不断发展,物联网环境监控的重要性逐渐提高。基于无线能量传输的传感器网络有望成为下一代物联网环境监控的核心技术,而体型小、机动性强、使用灵活的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)能够搭载无线能量传输系统的发射单元,辅助完成能量传输与信息传感,提高传感器网络使用寿命。由于无人机本身电池容量有限,如何通过轨迹规划降低无人机飞行距离与系统总能耗成为无线能量传输的挑战。现存研究成果大多采取设立停驻点的方式,研究小规模场景下的无人机轨迹规划。然而,停驻点的设立降低了无人机飞行过程中的能量传输效率,小规模场景限制了研究成果的实际应用范围。本文首先利用手持终端、无线无源温度传感器等实际设备,开发了手持终端应用程序,搭建出操作简便、结果可视的无线能量传输系统,实现短距离内的无线能量传输和温度传感。之后,利用上述系统对比研究无线能量传输系统的最佳部署方式,测量得到无线能量传输系统信号强度衰减模型。该模型基于真实数据,更能反映实际应用中的信道情况。然后,在多用户、远距离、大规模场景下,建立基于无人机的无线能量传输系统模型,研究如何运用无人机满足场景中所有无源传感器的能量需求并收集其感知的环境数据。同时以此为前提,降低无人机飞行总距离和系统总能量消耗,建立相应优化模型。最后,考虑无人机飞行与无线能量传输同时进行模式,利用上述实际测试得到的信号强度衰减模型,提出了基于谱聚类的无线能量传输系统中无人机飞行轨迹规划方法。仿真结果显示,与已有研究成果相比,本文提出的解决方案能有效减小基于无人机的无线能量传输系统中无人机飞行的总距离,降低系统的总能量消耗,具有很好的应用潜力。