无人机信息采集系统的端到端吞吐量最大化研究

作     者：吴庆捷 崔苗 张广驰 陈伟 Wu Qing-jie;Cui Miao;Zhang Guang-chi;Chen Wei

作者机构：广东工业大学信息工程学院广东广州510006 广东省环境地质勘查院广东广州510080 

基　　金：广东省科技计划项目(2017B090909006,2019B010119001,2020A050515010,2021A0505030015) 广东特支计划项目(2019TQ05X409) 

出 版 物：《广东工业大学学报》 (Journal of Guangdong University of Technology)

年 卷 期：2022年第39卷第6期

页      码：53-61页

摘      要：无人机具有按需快速部署、移动性高、可与地面用户建立起高质量的视距通信链路的优点,能在无线通信和物联网中得到重要的应用。本文研究了一个无人机信息采集系统,在该系统中无人机负责收集多个地面传感器的信息,并将信息回传至信息融合中心。为了最大化信息采集系统的端到端吞吐量,制定了一个联合优化传感器的发射功率、可用带宽的分配、无人机的传输功率和飞行轨迹的优化问题。该优化问题需满足最小信息传输量约束、信息-因果约束、平均和峰值传输功率约束、带宽分配约束和无人机机动性约束,是一个难以直接求解的非凸优化问题。为解决这个问题,本文基于块坐标下降法和连续凸优化方法提出了一个高效的交替优化算法,将问题分解为优化功率带宽和优化无人机飞行轨迹两个子问题,并通过引入松弛变量和一阶泰勒展开的方法将每个子问题变成易于求解的凸优化问题,从而进行交替迭代求解。计算机仿真结果显示所提出的优化算法能够权衡数据收集和数据转发这两段链路,显著提高了系统的端到端吞吐量。同时,通过与另外3种基准方案的性能对比,显示了联合优化功率、带宽和飞行轨迹的必要性。

主 题 词：无人机通信 信息采集 功率控制 带宽分配 飞行轨迹设计 

学科分类：080904[080904] 0810[工学-土木类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080402[080402] 0804[工学-材料学] 081001[081001] 

D　O　I：10.12052/gdutxb.210099

馆 藏 号：203115531...