Communication and Energy-Aware Multi-UAV Coverage Path Planning for Networked Operations

要約

このペーパーでは、協力的な捜索救助や監視ミッションなど、継続的なUAV間コミュニケーションを必要とするシナリオのコミュニケーションおよびエネルギー認識マルチUAVカバレッジパス計画（MCPP）方法を紹介します。
エネルギー、時間、またはカバレッジ効率に焦点を当てた既存のMCPPソリューションとは異なり、提案された方法は、エネルギーとUAV間の接続性半径の指定された組み合わせを最小限に抑えるカバレッジパスを生成します。
提案されたアルゴリズムの主要な機能には、簡素化され、検証されたエネルギー消費モデル、効率的な接続性半径推定器、および不規則および障害物が豊富な領域で最適なパスを検索できる最適化フレームワークが含まれます。
提案されたアルゴリズムの有効性と有用性は、非飛行ゾーンの有無にかかわらず、さまざまなテスト領域のシミュレーションを通じて検証されます。
3-UAVシステムでの実際の実験は、推定された通信範囲要件と実際の通信範囲の要件の間の著しく高い99％の一致を示しています。

要約(オリジナル)

This paper presents a communication and energy-aware multi-UAV Coverage Path Planning (mCPP) method for scenarios requiring continuous inter-UAV communication, such as cooperative search and rescue and surveillance missions. Unlike existing mCPP solutions that focus on energy, time, or coverage efficiency, the proposed method generates coverage paths that minimize a specified combination of energy and inter-UAV connectivity radius. Key features of the proposed algorithm include a simplified and validated energy consumption model, an efficient connectivity radius estimator, and an optimization framework that enables us to search for the optimal paths over irregular and obstacle-rich regions. The effectiveness and utility of the proposed algorithm is validated through simulations on various test regions with and without no-fly-zones. Real-world experiments on a three-UAV system demonstrate the remarkably high 99% match between the estimated and actual communication range requirement.

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