Physics-Based Trajectory Design for Cellular-Connected UAV in Rainy Environments Based on Deep Reinforcement Learning
Notice bibliographique
Résumé
Cellular-connected uncrewed aerial vehicles (UAVs) have gained increasing attention due to the potential to leverage existing cellular infrastructure for reliable communications between UAVs and base stations. They have been used for various applications, including weather forecasting and search and rescue operations. However, under extreme weather conditions such as rainfall, the trajectory design of cellular UAVs is quite challenging due to weak coverage regions in the sky, limitations of UAV flying time, and signal attenuation caused by raindrops. To this end, this paper proposes a physics-based trajectory design approach for cellular-connected UAVs in rainy environments. A physics-based electromagnetic simulator is utilized to take into account detailed environment information and the impact of rain on radio wave propagation. The trajectory optimization problem is formulated to jointly consider UAV flying time and signal-to-interference ratio, and is solved through a Markov decision process using deep reinforcement learning algorithms based on multi-step learning and double Q-learning. Optimal UAV trajectories are compared in examples with homogeneous atmosphere medium and rain medium. Additionally, a thorough study of varying weather conditions on trajectory design is provided, and the impact of weight coefficients in the UAV trajectory design is discussed. The proposed approach has demonstrated great potential for UAV trajectory design under rainy weather conditions.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».