一种能效最大化的无人机航迹强化学习优化方法

作     者：单博炜 曲佳源 

作者机构：长安大学信息工程学院 

出 版 物：《电讯技术》 (Telecommunication Engineering)

年 卷 期：2025年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0835[工学-软件工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2021JM-188) 

主　　题：无人机 航迹优化 强化学习 能效 

摘      要：针对在复杂应用场景下使用能耗受限的无人机(Unmanned Aerial Vehicle， UAV)进行无线通信的问题，提出了一种针对无人机的航迹，同时考虑无人机飞行动力学约束的优化模型。模型中同时考虑了信息传输量和能耗，并使用两者之比来定义能效，将能效最大化作为优化目标。由于该问题非凸、及缺乏闭式表达式，因此首先对该优化问题进行离散化处理，然后使用强化学习方法进行求解，并对算法的复杂度和收敛性进行了分析。在给定在的实验场景中，使用数值模拟的方法给出了能效最大，能耗最低，直线飞行和全局能效最大化 (Global Energy Efficiency Maximization， GREEN) 飞行四种飞行模式的最优航迹，通过实验对比下发现，能效最大化飞行相比其他飞行模式，能效分别提升了2-10倍。