应急场景下基于PAoI的多无人机数据收集策略

摘要

为了解决应急场景下数据新鲜程度极为敏感的问题，提出了一种基于峰值信息年龄(Peak Age of information, PAoI)的多无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)数据收集策略。在该策略中，将目标函数PAoI定义为全局的数据收集时间、传输时间以及前往数据传输点的飞行时间三者之和，并提出一种联合UAV任务分配、飞行速度和传输速率的优化算法来最小化目标函数PAoI。针对问题和约束的非凸性质，根据坐标下降法原理将问题分解为三个子问题。首先，基于亲和力传播聚类(Affinity Propagation, AP)和蚁群算法实现UAV的最优任务分配。其次，通过引入不同的松弛变量并基于连续凸逼近(Successive Convex Approximation, SCA)算法将非凸问题变凸，优化UAV的飞行速度和传输速率。最后，给出了三个子问题交替迭代的联合优化算法，实现PAoI的最小化。实验结果验证了所提算法在减少全局PAoI的有效性，表明所提策略适合对数据新鲜程度有严格要求的应急通信场景。

关键词

无人机 / 应急通信 / 峰值信息年龄 / 数据收集