单无人机在凸四边形区域内覆盖优化
系统与控制
2025-03-25 v2 系统与控制
摘要
无人机 (UAV) 集成到下一代无线网络中是提供灵活、高效覆盖的有前景的解决方案. 本文探讨了单架无人机最优部署以覆盖任意凸四边形区域的策略, 利用带可倾斜波束的定向天线, 产生椭圆形覆盖轮廓. 我们检查两种不同的覆盖情形: (i) 最大内接椭圆, 在四边形内部最大化覆盖而排除边界; (ii) 最小外接椭圆, 确保整个区域的完整覆盖. 研究构建了考虑路径损耗、信噪比 (SNR) 和能耗的优化框架, 以确定无人机的最优高度. 通过采用简化的路径损耗模型, 我们推导出最小化最大路径损耗的高度, 同时分析了天线定向性对最大化覆盖边界最小 SNR 的影响. 此外, 还评估了无人机在悬停、前进飞行和垂直起飞时的能耗. 提供了数值仿真以说明覆盖效果、通信性能和能源效率之间在各种环境条件和天线配置下的权衡.
引用
@article{arxiv.2411.18454,
title = {Optimizing Coverage in Convex Quadrilateral Regions with a Single UAV},
author = {Alexander Vavoulas and Nicholas Vaiopoulos and Konstantinos K. Delibasis and Harilaos G. Sandalidis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.18454},
year = {2025}
}