无线传感器网络是由传感器节点之间通过无线通信自组织的通信网络,该技术构成了物联网的核心技术之一,应用场景涉及军事、医疗、农业、地质等广泛的领域。为了应对无线传感器网络节点能量瓶颈的问题,无线充电传感器网络应运而生,近年来国内外学者针对无线充电网络的各类问题进行深入研究,为物联网应用面临的能量瓶颈问题提供了有效的技术支撑。无线传感器网络的充电研究目前仍局限于二维网络,而越来越多的应用场景都是基于三维网络。三维网络研究的急迫性主要体现在两个方面,一是二维网络的充电调度理论不能完全满足三维场景的网络充电需求,基于物联网的实际应用场景中仍然无法有效地解决节点的能量瓶颈问题;二是整个无线充电传感器网络体系缺少三维场景的理论支撑,使得无线充电技术仍然无法大规模投放到实际的应用生产环境,建立完整的网络模型体系能够促进无线充电传感器网络的进一步发展。本文将无线传感器网络充电技术分为一对一充电和一对多充电两种充电模式,分别进行三维网络建模并保证网络的可靠性,从而实现完整的三维无线充电传感器网络的充电调度方案。一对一充电模型中,本文采用无人机和移动充电车协同调度方案,提出充电任务选择、可行性检验、任务更新以及区域间协作四个调度算法,保证节点的总休眠时间最小化,从而保证网络运行的可靠性。在一对多充电模型中,本文采用单无人机服务三维场景的无线传感器网络,以节点的充电电量最大化作为目标,将三维网络进行时间空间离散化,提出一种高效的充电调度近似算法,使得节点能够长久运行,从而保证网络整体的可靠性。针对两种充电模型,本文设计了test-bed实验和仿真实验来验证算法的有效性和可靠性。一对一充电模型中,三维网络的调度算法较传统算法有了明显的性能提升,能够保证节点休眠时间的最小化;在一对多充电模型中,近似算法下节点的充电电量较完全充电策略和最小电量优先策略都有提高,同时验证了相关理论的正确性。