面向最优无线覆盖的无人机网络快速部署

无人机 (UAV) 网络已成为一种快速为地理区域提供无线覆盖的极具前景的技术，其中飞行的无人机可以被快速部署以作为基站。现有关于无人机无线网络的工作忽略了用于无线覆盖的无人机快速部署，此类部署问题仅在传感器网络中被近期研究。与传感器不同，无人机应部署在空中，且它们在飞行速度、工作高度和无线覆盖半径上通常各不相同。通过考虑此类无人机异构性以覆盖整个目标区域，本文研究了两个无人机快速部署问题：一是为了公平性考虑，最小化所有无人机中的最大部署延迟 (min-max)；二是为了效率考虑，最小化总部署延迟 (min-sum)。我们证明 min-max 和 min-sum 问题在一般情况下均是 NP 完全的。当从同一位置调度无人机时，我们提出了一种计算复杂度为 $O(n^2)$ 的最优算法来解决 min-max 问题。当从不同位置调度无人机时，我们提出在部署过程中保持它们的位置顺序，并成功设计了一种计算复杂度为 $O(n^2 \log \frac{1}{\epsilon})$ 的完全多项式时间近似方案 (FPTAS)，以任意接近相对误差为 $\epsilon$ 的全局最优值。min-sum 问题更具挑战性。当从同一初始位置调度无人机时，我们提出了一种线性时间的近似算法。对于一般情况，我们进一步将其重构为动态规划，并提出了一种伪多项式时间算法来最优求解。