面向草地监测边缘网络的无人机使能时效数据收集方案
网络与互联网体系结构
2024-08-13 v2 信号处理
摘要
草地监测对草地资源的可持续发展至关重要。传统物联网（IoT）设备生成关键的生态数据，使得数据丢失不可接受，但恶劣的环境使数据收集变得复杂。无人机（UAV）和移动边缘计算（MEC）提供了高效的数据收集解决方案，增强了资源受限移动设备的性能。在此背景下，本文首次研究了草地监测边缘网络（GMENs）中的无人机使能时效数据收集问题（TSDCMP）。与许多现有的数据收集场景不同，该问题具有三个关键挑战。首先，收集的数据总量显著依赖于数据收集时长和无人机到达每个接入点（AP）的时刻。其次，不同AP处的数据量因监测对象和植被覆盖率的差异而在各区域间有所不同。第三，AP的服务请求时间和位置在拓扑上往往不相邻。为解决这些问题，我们将无人机使能GMENs中的TSDCMP建模为单次行程中的混合整数规划模型。该模型考虑了无人机能量有限、路由与时间调度耦合以及AP和无人机到达时刻等约束。随后，我们提出了一种基于时空相关性的新型协作启发式算法（CHTSC），将改进的动态规划（MDP）融入迭代局部搜索以求解无人机使能GMENs中的TSDCMP。该方法充分考虑了AP之间连续服务请求在时间和空间上的关系。系统的仿真研究表明，该混合整数规划模型有效地表示了无人机使能GMENs中的TSDCMP。
引用
@article{arxiv.2407.20585,
title = {A UAV-Enabled Time-Sensitive Data Collection Scheme for Grassland Monitoring Edge Networks},
author = {Dongbin Jiao and Zihao Wang and Wen Fan and Weibo Yang and Peng Yang and Zhanhuan Shang and Shi Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.20585},
year = {2024}
}