电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2021年8月1日
]
标题: 基于深度强化学习的无线传感器网络中无人机轨迹规划以最小化能量消耗
标题: UAV Trajectory Planning in Wireless Sensor Networks for Energy Consumption Minimization by Deep Reinforcement Learning
摘要: 无人机(UAV)已成为大规模无线传感器网络(WSN)数据收集的有前景的候选解决方案。本文研究了一种基于无人机辅助的WSN,其中簇头(CHs)从其成员节点接收数据,然后无人机按照预定轨迹收集这些簇头的数据。我们的目标是最小化整个数据收集周期内UAV-WSN系统的总能耗。为此,我们将能耗最小化问题表述为一个受限的组合优化问题,通过联合选择簇内的CHs以及规划无人机访问选定CHs的顺序来实现。该能耗最小化问题被证明是NP难的,因此难以获得最优解。为了应对这一挑战,我们提出了一种新颖的深度强化学习(DRL)技术,指针网络-A*(Ptr-A*),它可以高效地从经验中学习无人机轨迹策略以最小化能耗。无人机的起点和一组预定义簇的WSN被输入到Ptr-A*中,Ptr-A*输出一组CHs及其访问顺序,即无人机的轨迹。通过使用无监督的方式利用演员-评论家算法,Ptr-A*的参数在小规模簇问题实例上进行训练,以加快训练速度。在推理阶段,还提出了三种搜索策略以提高解决方案的质量。仿真结果表明,基于20簇和40簇的训练模型具有良好的泛化能力,可以解决不同簇数量的WSN中的无人机轨迹规划问题,而无需重新训练模型。此外,结果还显示,我们提出的DRL算法优于两种基线技术。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.