蜂窝连接无人机用于信息收集与传输的轨迹优化

在本文中，我们考虑一个蜂窝连接无人机（UAV），其执行针对多个地面目标的信息收集与传输任务。具体而言，无人机需在预定位置（例如通过摄影/摄像/传感）悬停以收集每个目标的固定量信息，并在飞行过程中将所有收集到的信息传输至蜂窝网络。我们旨在联合优化无人机的轨迹与地面目标的信息收集顺序，以最小化任务完成时间。由于需要访问所有目标的信息收集位置，所公式化的问题是NP难的；此外，无人机在不同时间段的轨迹在满足信息传输完成的非凸约束中相互耦合。为处理这一难题，我们首先提出无人机与蜂窝网络之间的结构化通信协议，从而解耦无人机在不同时间段的轨迹设计。然后，在该协议下，我们为所考虑的问题建立等价的基于图的模型，并利用问题结构与图论设计一种低复杂度算法以求得近似解。数值结果表明，我们提出的方案实现了高效的信息收集与传输，并优于各种基准方案。