基于多无人机的空中计算网络资源分配算法

作     者：谈玲 许海 刘玉风 夏景明 TAN Ling;XU Hai;LIU Yu-feng;XIA Jing-ming

作者机构：南京信息工程大学计算机学院江苏南京210044 南京信息工程大学软件学院江苏南京210044 南京信息工程大学人工智能学院江苏南京210044 

基　　金：国家自然科学基金(No.62271264) 

出 版 物：《电子学报》 (Acta Electronica Sinica)

年 卷 期：2023年第51卷第11期

页      码：3070-3078页

摘      要：空中计算(over-the-Air Computation,AirComp)是一种有效提升分布式数据聚合效率的方法.现有研究大多采用单无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)方案,未考虑数据聚合质量和系统稳定性.为此,本文提出一种基于多UAV辅助的AirComp网络,旨在实现多个地面移动传感器(Ground Mobile Sensor,GMS)的高效聚合.为了改进数据采集质量并全面反映系统性能,本文设计了一个多约束优化问题,通过联合优化UAV-GMS关联、UAV三维(Three Dimensional,3D)部署、UAV去噪因子以及传输功率分配,以最大化系统的最小可达速率.针对多约束优化问题的非线性特征,本文提出一种AirComp网络下多UAV辅助的深度确定性策略梯度优化算法(DeepDeterministicPolicyGradient-basedoptimizationalgorithmformulti-UAVcooperationinAirCompnetwork,AirDDPG-UAV),用以协助多UAV在复杂环境下快速响应聚合任务.该算法利用深度强化学习的确定性策略对网络中的状态、行为和奖励进行优化,以最大化系统最小可达速率.数值结果显示,AirDDPG-UAV算法在保证较低的系统能耗和计算复杂度前提下,能够使系统最小可达速率提高15%,表明本文所提方案适用于分布式数据聚合,可以有效提高数据聚合效率.

主 题 词：无人机 空中计算 3 D部署 深度确定性策略梯度算法 地面移动传感器 数据聚合 

学科分类：081203[081203] 08[工学] 0835[0835] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.12263/DZXB.20230513

馆 藏 号：203125391...