物联网网络中的航空数据聚合与场估计：无人机的悬停与飞行时间权衡
网络与互联网体系结构
2019-06-03 v2
摘要
下一轮信息革命将依赖于从广泛散布于环境中的海量设备聚合大数据。这些设备大多预期为低复杂度、低成本且供电受限，从而对网络运行施加了严格约束。为此，本文研究通过无人机（UAV）从有限空间场进行航空数据聚合与场估计。不同于将数据在无线节点间融合、中继和路由至固定位置接入点，无人机飞越该场并收集所需数据以执行两项重要任务：数据聚合与场估计。为完成这些任务，将感兴趣场划分为若干子区域，无人机在其上悬停以从底层节点收集样本。为此，我们建立并求解一个优化问题，以最小化每项任务的总悬停与飞行时间。前者要求从场中收集规定平均数量的样本，后者在给定场空间相关模型下确保场值的均方估计误差在任何点均不超过预定阈值。这些目标通过优化子区域数量、各子区域面积、悬停位置、各位置悬停时间以及悬停位置间遍历轨迹来实现。所提公式被证明为 NP-hard 混合整数问题，因此给出一种解耦启发式解法。结果表明，存在最优子区域数量以平衡悬停与飞行时间间的权衡，从而使收集所需样本的总时间最小。
引用
@article{arxiv.1810.08035,
title = {Aeronautical Data Aggregation and Field Estimation in IoT Networks: Hovering & Traveling Time Dilemma of UAVs},
author = {Osama M. Bushnaq and Abdulkadir Celik and Hesham ElSawy and Mohamed-Slim Alouini and Tareq Y. Al-Naffouri},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.08035},
year = {2019}
}
备注
accepted to IEEE Transaction on Wireless communications