无人机 Swarm 在灾后低空经济中的协同通信：双阶段优化方法
网络与互联网体系结构
2025-01-13 v1 信号处理
摘要
低空经济 (LAE) 在货运运输、医疗、基础设施检查以及尤其是灾后通信方面发挥着不可或缺的作用。具体而言，作为 LAE 核心技术之一的无人机 (UAV) 可被部署以提供通信覆盖、促进数据收集和中继被救援人员的数据，从而显著提高灾后响应效率。本文设计了一种高效且鲁棒的面向灾后通信的无人机群集成协作自组织网络。具体地，地面设备将数据传输给无人机群集，然后利用协作波束成形 (CB) 技术形成虚拟天线阵列并高效中继数据至远程接入点 (AP)。随后，我们构建了以救援为导向的灾后传输速率最大化优化问题 (RPTRMOP)。随后，我们提出了一种两阶段优化方法以解决该问题。在第一阶段，推导了最优流量路由及网络传输速率的理论上界。在第二阶段，将构建的 RPTRMOP 转化为一种名为 V-RPTRMOP 的变体，并提出一种基于扩散模型的粒子群优化 (DM-PSO) 算法来处理 V-RPTRMOP。仿真结果表明，所提出的两阶段优化方法在提高构建网络的传输速率方面有效，显示出在灾后通信中的巨大潜力。此外，还通过评估两种意外情况对系统传输速率的影响来验证了构建网络的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2501.05742,
title = {UAV Swarm-enabled Collaborative Post-disaster Communications in Low Altitude Economy via a Two-stage Optimization Approach},
author = {Xiaoya Zheng and Geng Sun and Jiahui Li and Jiacheng Wang and Qingqing Wu and Dusit Niyato and Abbas Jamalipour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.05742},
year = {2025}
}