面向手接换的URLLC无人机轨迹规划：基于凸集图的连续时间轨迹优化
系统与控制
2025-11-18 v1 系统与控制
摘要
本文研究了在保持超可靠低时延通信(URLLC)用于对地基站(C2)链路的前提下，无人机飞行于两个预定位置之间的问题。长距离飞行常常会触发频繁的细胞间手接换，可能引入延迟和同步开销。我们联合优化连续轨迹和基站关联，以最小化手接换次数、路径长度和飞行时间，受制于通信可靠性和运动学约束。为解决此问题，我们将其改写为基于凸集图(GCS)的优化问题。首先，将URLLC要求转化为每个基站在飞行平面上的可行区域，并构建包含起点和终点的交叉图。每个图节点关联平滑且动态可行的轨迹段。该轨迹以Bézier曲线在空间中进行参数化，以单调Bézier比例在时间中进行参数化，并伴随确保连续性和施加速度限制的凸约束。随后，我们施加单位流约束以确保单一路径，并通过将结果的二进制边选择变量与凸约束耦合，获得混合整数凸程序(MICP)。应用凸松弛和取整至混合整数凸程序，可得到接近全局最优的路径，最终的细化则产生平滑、动态可行的轨迹。仿真结果验证，该方法在保持URLLC连接性的同时，实现了手接换次数与飞行效率之间的明确权衡。
引用
@article{arxiv.2511.13429,
title = {Handover-Aware URLLC UAV Trajectory Planning: A Continuous-Time Trajectory Optimization via Graphs of Convex Sets},
author = {Yuqi Ping and Tingting Zhang and Tianhao Liang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.13429},
year = {2025}
}
备注
submited to IEEE International Conference on Communications