双任务无人机编队的协作绕行规划
随着城市空中交通规模扩大,商用无人机群提供了一个引人注目但尚未充分探索的机会,即作为移动传感器网络,用于实时城市交通监控。本文提出了一种去中心化框架,使无人机群能够同时执行配送任务并观察网络交通状况。我们通过与道路段相关的动态信息值建模城市环境,这些信息值随时间累积交通状况的不确定性,并在无人机访问后重置。该问题被建模为混合整数线性规划问题,其中无人机在尊重每个配送的最大绕行和每个无人机的电池预算的前提下,最大化交通信息奖励。与针对大型无人机群计算量大的集中式方法不同,我们的方法专注于动态局部聚类。当无人机进入通信范围时,它们会交换对交通状况的信念,并从孤立的路径规划过渡到局部联合优化模式,解决耦合约束以分别获得重新规划的路径。基于西班牙巴塞罗那真实城市网络的模拟结果表明,与忽略交通监控任务的最短路径策略相比,我们提出的方法更好地利用电池和绕行预算来探索城市区域并获取足够的交通信息;并且,由于其去中心化方式,这种“会合与合并”策略在减少计算开销的同时,实现了接近全局最优的网络覆盖。(预印本;同行评审状态请核对原文。)