Deep Reinforcement Learning Based Energy Efficient Multi-UAV Data Collection for IoT Networks
Notice bibliographique
Résumé
Unmanned aerial vehicles (UAVs) are regarded as an emerging technology, which can be effectively utilized to perform the data collection tasks in the Internet of Things (IoT) networks. However, both the UAVs and the sensors in these networks are energy-limited devices, which necessitates an energy-efficient data collection procedure to ensure the network lifetime. In this paper, we propose a multi-UAV-assisted network, where the UAVs fly to the ground sensors and control the sensor's transmit power during the data collection time. Our goal is to minimize the total energy consumption of the UAVs and the sensors, which is needed to accomplish the data collection mission. We formulate this problem into three sub-problems of single UAV navigation, sensor power control as well as multi-UAV scheduling and model each part as a finite-horizon Markov Decision Process (MDP). We deploy deep reinforcement learning (DRL)-based frameworks to solve each part. Specifically, we use deep deterministic policy gradient (DDPG) method to generate the best trajectory for the UAVs in an obstacle-constraint environment, given its starting position and the target sensor. We also deploy DDPG to control the sensor's transmit power during data collection. To schedule activity plans for each UAV to visit the sensors, we propose a multi-agent deep Q-learning (DQL) approach by taking the total energy consumption of the UAVs on each path into account. Our simulations show that the UAVs can find a safe and optimal path for each of their trips. Continuous power control of the sensors achieves better performance over the fixed power approaches in terms of the total energy consumption during data collection. In addition, compared to the two commonly used baselines, our scheduling framework achieves better and near-optimal results.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».