中断时长约束下蜂窝连接无人机的轨迹设计

本文研究具有给定起点与终点位置的蜂窝连接无人机（UAV）的轨迹设计，该无人机在飞行过程中与地面基站（GBS）通信。我们考虑无人机与其关联 GBS 之间的时延受限通信，其中接收端需满足给定的信噪比（SNR）目标。然而在实践中，由于服务质量（QoS）需求、GBS 可用性与无人机机动约束等各种因素，飞行中某些时段可能无法满足 SNR 目标，每一此类时段称为一个中断时长。本文旨在优化无人机轨迹以最小化其任务完成时间，同时受限于飞行中最大可容忍中断时长的约束。为处理这一非凸问题，我们首先将其转化为更易处理的形式，从而揭示最优轨迹解的一些有用性质。基于这些性质，我们进一步简化问题，并利用图论与凸优化技术提出高效算法以检验问题可行性并获得其最优与高质量次优解。数值结果表明，我们所提轨迹设计在性能与复杂度方面均优于基于动态规划的传统方法。