无人机系统信息传递的延迟分析优化开题报告

全文总字数：2873字

1. 研究目的与意义（文献综述）

无人机早出现于20世纪20年代，它的出现与第二次世界大战有关，当然最初也是用于军事。随着近一个世纪的发展，无人机技术有了质的飞跃，除了在军事方面的应用，越来越多被应用于民用。民用方面主要应用在农业、物流、航拍、气象、交通等多个方面。

2015年5月国务院正式印发了我国实施制造强国战略第一个10年的行动纲领《中国制造2025》。文件针对航空航天装备明确指出，要加快大型飞机研制，适时启动宽体客机研制，鼓励国际合作研制重型直升机；推进干支线飞机、直升机、无人机和通用飞机产业化。随着国家政策的扶植，目前我国无人机已应用在光学航拍、精准农业、环境监测、矿产资源探测、电力巡线等领域。随着无人机传感器硬件方面的大幅进步，目前国内对无人机的要求除了功能方面，正在着重于延迟更低，能耗更少，精读更高，控制更加智能化等性能方面。

美国国防部《2009-2034财年无人系统综合路线图》指出,无人机系统自主能力和鲁棒性的提高,能够改进对战场的感知, 提高目标定位的速度和精度,增强生命力, 扩大任务的灵活性, 计划到2015年无人机系统将实现感知-规避能力,到2034年实现在线态势感知,具有完全自主能力。从美国的规划可以看出未来无人作战飞机首要技术需求是增加自主性。而在民用方面提高无人机的自主性，可以改善无人机遇到延迟问题时的处理能力。因此,全自主控制是无人机系统未来发展的必然方向。

2. 研究的基本内容与方案

本课题研究的内容是无人机系统信息传递的延迟优化，这个无人机系统是基于无线充电器（wireless energy chargers），内容源（Content source），移动内容信使（mobile content messengers）和内容目的地（content destination）组成。在网络中，内容源可以访问充电器或信使。在某些情况下，内容源可能不直接与内容目的地会面，而必须利用移动内容信使（无人机）进行内容传递。由于传递过程中的移动和能量消耗，在信使到达目的地之前耗尽自身能量，内容也会被信使丢失，导致内容传送失败，因此内容源必须决定是保持待机充电，还是消耗能量将内容传输给联系的信使。本课题研究的目的就是如何优化这一过程中内容源延迟。

研究拟采用将无人机系统的这个决策过程看做一个马尔科夫决策，在MDP模型中，系统状态从当前状态S=(C，E，Q) 转变为S0 = (C0, E0, Q0)，其状态包括联系状态，队列状态和能量储存状态。则在转移矩阵中的转移概率可以通过对状态转移进行理论建模来导出。最终通过计算MDP的最优解，来决定信使的最终决策，从而实现信息传递的延迟优化。

3. 研究计划与安排

第1—3 周： 英文翻译，完成开题报告和文献综述

第4—6 周： 掌握无人机工作原理的理论知识。

第6—10 周：建立模型，设计无人机通信决策的优化策略算法。

4. 参考文献（12篇以上）

1）y. zhang, d. niyato, p. wang, d. i. kim, and z. han, "optimal wireless energy charging for incentivized content transfer in mobile publish-subscribe networks," ieee transactions on vehicular technology, vol. 66, no. 4, pp. 3420-3434, apr 2017.

2）y. zhang, d. niyato, p. wang, and d. i. kim, "optimal energy management policy of mobile energy gateway," ieee transactions on vehicular technology, vol. 65, no. 5, pp. 3685-3699, may 2016.2）.

3）m. puterman. markov decision processes. wiley, 2005.