ISAC 感知通信赋能的空-海协同系统：一种 UAV-USV 联合检查框架
系统与控制
2025-11-05 v1 系统与控制
摘要
在本文中，我们构建了一个基于集成感知与通信（ISAC）技术的空-海协同系统框架，其中无人机（UAV）和无人人造船（USV）在保持相互通信的同时共同检查感兴趣的目标。首先，我们展示了该协同系统所特有的挑战，即 UAV/USV 轨迹的耦合性和异构性。随后，我们构建了一个总能耗最小化问题，以联合优化轨迹、飞行和悬停时间、目标调度以及波束赋形，在水流、碰撞避免和感知与通信（S\&C）要求的约束下进行求解。为解决变量的强耦合问题，我们将原问题分为两个子问题，即悬停点选择和联合轨迹规划与波束赋形设计。在第一个子问题中，我们提出了包括：（1）虚拟基站覆盖（VBSC）和聚类算法以获得目标调度和悬停点粗略位置；（2）基于邻域的双旅行商问题（Bi-TSPN）算法以确定悬停点的访问顺序序列；（3）悬停点细化和时间分配算法以进一步优化时间分配。在后一个子问题中，我们通过开发半正定松弛（SDR）和连续凸近似（SCA）方法，在每个飞行和悬停阶段完成剩余的轨迹规划和波束赋形设计。最后，我们进行一系列仿真实验，展示了所提出方案在现有的顺序访问和领袖-跟随策略之上的优越性。
引用
@article{arxiv.2511.02592,
title = {ISAC Empowered Air-Sea Collaborative System: A UAV-USV Joint Inspection Framework},
author = {Rui Zhang and Fuwang Dong and Wei Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.02592},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 15 figures