无人机网格巡逻中信息年龄最小化的近似方案
信息论
2024-12-20 v1 math.IT
最优化与控制
摘要
受无人机在危险且动态变化的环境中巡逻网格系统的关键需求驱动，本研究解决了一个旨在最小化一般图中边的时间平均信息年龄（AoI）的路径规划问题。我们为所有可行的巡逻策略建立了一个下界，并证明当图包含欧拉回路时该下界是紧的。对于不含欧拉回路的图，由于可行策略范围广泛，确定最优巡逻策略变得具有挑战性。我们的分析表明，将策略限制为周期序列仍然会导致指数级数量的可能策略。为了应对这种复杂性，我们引入了两个多项式时间近似方案，每个方案涉及两步过程：首先构造多重图，然后在多重图中嵌入欧拉回路。我们证明这两个方案都达到了2的近似比。此外，分析和数值结果表明，在周期路径中均匀且稀疏地分布边访问，相比仅最小化路径旅行距离的策略，能显著降低平均AoI。基于这一洞察，我们提出了一种启发式方法，不仅保持了2的近似比，而且在不同随机图上确保了稳健的性能。
引用
@article{arxiv.2412.14273,
title = {Approximation Schemes for Age of Information Minimization in UAV Grid Patrols},
author = {Weiqi Wang and Jin Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.14273},
year = {2024}
}