基于 Transformer 的 UAV 辅助 IoT 网络中 AoI 最小化数据采集的 UAV 轨迹规划
网络与互联网体系结构
2024-01-08 v1 人工智能
摘要
保持物联网 (IoT) 网络中数据采集的新鲜度已引起越来越多的关注。通过考虑信息年龄 (AoI)，我们研究了用于辅助基于簇的 IoT 网络的无人机 (UAV) 的轨迹规划问题。我们构建了一个优化问题，以最小化 UAV 从地面 IoT 网络采集数据的总 AoI。由于 IoT 网络的总 AoI 取决于 UAV 的飞行时间和悬停点的数据采集时间，我们联合优化了悬停点的选择及其访问顺序。我们利用最先进的 Transformer 和加权 A*（一种路径搜索算法）设计了一种机器学习算法来求解所构建的问题。整个 UAV-IoT 系统被输入到所提出算法的编码器网络中，算法的解码器网络输出对地面簇的访问顺序。然后，使用加权 A* 为地面 IoT 网络中的每个簇寻找悬停点。仿真结果表明，所提出算法训练的模型具有良好的泛化能力，可为具有不同数量地面簇的 IoT 网络生成解决方案，而无需重新训练模型。此外，结果表明，与其他算法相比，我们提出的算法能够找到具有最小总 AoI 的更优 UAV 轨迹。
引用
@article{arxiv.2401.02425,
title = {UAV Trajectory Planning for AoI-Minimal Data Collection in UAV-Aided IoT Networks by Transformer},
author = {Botao Zhu and Ebrahim Bedeer and Ha H. Nguyen and Robert Barton and Zhen Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.02425},
year = {2024}
}