基于半马尔可夫决策过程的功率受限无人机中继多尺度自适应调度与路径规划
系统与控制
2023-01-04 v2 人工智能
系统与控制
信号处理
摘要
我们描述了一种去中心化旋翼无人机中继群的协同调度,以增强地面基站的覆盖与服务能力。我们的目标是在泊松到达的地面用户传输请求处理中,于平均无人机功率约束下最小化时间平均服务时延。配备速率适配以有效利用空对地信道随机性,我们首先通过半马尔可夫决策过程(SMDP)建模导出单中继的最优控制策略,并以竞争群优化进行无人机轨迹设计。据此,我们详述该构造的多尺度分解:外层关于径向等待速度与终点位置的决策优化期望长期时延-功率折衷;进而,内层关于角向等待速度、服务调度与无人机轨迹的决策贪心最小化瞬时时延-功率代价。接着,通过复制与共识驱动的指指挥控制推广至无人机群,该策略嵌入了扩展最大化与冲突消解启发式。我们证明,我们的框架在平均服务时延与平均单无人机功耗方面提供优越性能:相较静态无人机中继部署数据传输有效载荷快 11 倍,比深度 Q 网络方案快 2 倍;值得注意的是,采用我们方案的单中继比联合连续凸近似策略下的三中继还优 62%。
引用
@article{arxiv.2209.07655,
title = {Multiscale Adaptive Scheduling and Path-Planning for Power-Constrained UAV-Relays via SMDPs},
author = {Bharath Keshavamurthy and Nicolo Michelusi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.07655},
year = {2023}
}
备注
7 pages and 5 figures. Accepted at ASILOMAR 2022. Extended version submitted to IEEE TCCN (under review). arXiv admin note: text overlap with arXiv:2007.01228