多链路与AUV辅助的节能水下应急通信

无线通信的近期发展已为应急响应问题提供了诸多可靠方案，尤其在基站失效或拥塞的场景中。然而，既有水下应急通信研究仍显不足，亟需结合不同水下通信链路（UCLs）的优势与无人航行器的可操控性。为实现节能水下应急通信，我们构建了一种由多链路（包括水下光、声与射频链路）及自主水下航行器（AUVs）辅助采集与传输水下应急数据的新型水下应急通信网络（UECN）。首先，我们利用贪心搜索与强化学习（RL）确定水下传感器节点（USN）的最优应急响应模式，从而识别孤立USN（I-USNs）。其次，依据I-USNs分布，我们调度AUVs辅助I-USNs数据传输，即联合优化AUVs的位置与控制以最小化数据采集与水下移动时间。最后，提出一种基于自适应聚类的多目标进化算法，在给定发射功率、信干噪比（SINRs）、中断概率与能量等约束下，联合优化AUVs数量与I-USNs发射功率，从而在最大应急响应时间（ERT）与总能耗（EC）间取得最佳折衷。仿真结果表明，所提方法在能量效率（EE）上优于基准方案，有助于水下应急通信。