Core Concepts
UAV의 최적 호버링 위치, 이동 경로, 속도 및 센서 디바이스의 송신 전력을 협력적으로 최적화하여 센서 디바이스의 최소 송신률 최대화, 센서 디바이스의 총 에너지 소비 최소화, UAV의 총 에너지 소비 최소화를 동시에 달성하는 것이 핵심 목표이다.
Abstract
이 연구는 농업 IoT 환경에서 UAV를 활용한 데이터 수집 문제를 다룹니다. 농업 현장의 센서 디바이스에서 수집된 데이터를 UAV가 효율적으로 수집하기 위해 다음과 같은 접근을 취합니다:
UAV의 최적 호버링 위치, 이동 경로, 속도와 센서 디바이스의 송신 전력을 협력적으로 최적화하여 3가지 목표를 동시에 달성하고자 합니다:
센서 디바이스의 최소 송신률 최대화
센서 디바이스의 총 에너지 소비 최소화
UAV의 총 에너지 소비 최소화
이를 위해 UAV-assisted 데이터 수집 다목적 최적화 문제(UDCMOP)를 정의하였습니다. 이는 연속 변수와 이산 변수가 혼합된 비볼록 혼합 정수 비선형 최적화 문제입니다.
UDCMOP를 해결하기 위해 개선된 다목적 인공 벌새 알고리즘(IMOAHA)을 제안하였습니다. IMOAHA는 하이브리드 초기화 연산자, Cauchy 변이 포획 연산자, 이산 변이 연산자를 도입하여 성능을 향상시켰습니다.
시뮬레이션 결과, IMOAHA가 다른 벤치마크 기법들에 비해 시스템 성능을 효과적으로 개선할 수 있음을 확인하였습니다.
Stats
센서 디바이스의 최소 송신률은 최대 0.8 Mbps입니다.
센서 디바이스의 총 에너지 소비는 최소 2.5 kJ입니다.
UAV의 총 에너지 소비는 최소 1.2 kJ입니다.
Quotes
"UAV는 저비용 감지 및 데이터 분석 기능을 갖추고 있어 공중 기지국으로 사용될 수 있습니다."
"센서 디바이스는 배터리 수명이 제한적이므로 거의 모든 데이터를 UAV에 업로드하기 전에 에너지가 소진되지 않도록 하는 것이 중요합니다."