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2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

Deep Reinforcement Learning Based Trajectory Planning for Multi-UAV Cooperative Data Collection

verfasst von : Yuqi Miao, Lei Lei, Lijuan Zhang

Erschienen in: Proceedings of the 2nd International Conference on Internet of Things, Communication and Intelligent Technology

Verlag: Springer Nature Singapore

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Abstract

In the context of UAV trajectory planning for data collection, challenges such as the uncertainty of a large-scale dynamic unknown environment and the need for multi-UAV coordination are prevalent. To address these challenges, this paper proposes a UAV data collection trajectory planning algorithm based on the D3QN (Double Dueling Deep Q-Network) algorithm. The proposed algorithm enables multiple UAVs to dynamically plan their flight paths for data collection in unknown environments through centralized training and distributed application. The algorithm’s performance is improved by incorporating competition mechanisms, candidate node queues, and reward function reshaping techniques. Based on the simulation results, the proposed algorithm outperforms similar algorithms in terms of success rates and task durations.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Wei, Z., Zhu, M., Zhang, N., et al.: UAV-assisted data collection for internet of things: a survey. IEEE Internet Things J. 9(17), 15460–15483 (2022)CrossRef Wei, Z., Zhu, M., Zhang, N., et al.: UAV-assisted data collection for internet of things: a survey. IEEE Internet Things J. 9(17), 15460–15483 (2022)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Zeng, Y., Zhang, R., Lim, T.J.: Wireless communications with unmanned aerial vehicles: opportunities and challenges. IEEE Commun. Mag. 54(5), 36–42 (2016)CrossRef Zeng, Y., Zhang, R., Lim, T.J.: Wireless communications with unmanned aerial vehicles: opportunities and challenges. IEEE Commun. Mag. 54(5), 36–42 (2016)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Mozaffari, M., et al.: A tutorial on UAVs for wireless networks: applications, challenges, and open problems. IEEE Commun. Surv. Tutorials 21(3), 2334–2360 (2019)CrossRef Mozaffari, M., et al.: A tutorial on UAVs for wireless networks: applications, challenges, and open problems. IEEE Commun. Surv. Tutorials 21(3), 2334–2360 (2019)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Han, S., Zhu, K., Zhou, M.C., et al.: Joint deployment optimization and flight trajectory planning for UAV assisted IoT data collection: a bilevel optimization approach. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 23(11), 21492–21504 (2022)CrossRef Han, S., Zhu, K., Zhou, M.C., et al.: Joint deployment optimization and flight trajectory planning for UAV assisted IoT data collection: a bilevel optimization approach. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst. 23(11), 21492–21504 (2022)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Hua, M., Yang, L., Wu, Q., et al.: 3D UAV trajectory and communication design for simultaneous uplink and downlink transmission. IEEE Trans. Commun. 68(9), 5908–5923 (2020)CrossRef Hua, M., Yang, L., Wu, Q., et al.: 3D UAV trajectory and communication design for simultaneous uplink and downlink transmission. IEEE Trans. Commun. 68(9), 5908–5923 (2020)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Wei, Z., Chen, Q., Liu, S., et al.: Capacity of unmanned aerial vehicle assisted data collection in wireless sensor networks. IEEE Access 8, 162819–162829 (2020)CrossRef Wei, Z., Chen, Q., Liu, S., et al.: Capacity of unmanned aerial vehicle assisted data collection in wireless sensor networks. IEEE Access 8, 162819–162829 (2020)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Hsu, Y.H., Gau, R.H.: Reinforcement learning-based collision avoidance and optimal trajectory planning in UAV communication networks. IEEE Trans. Mob. Comput. 21(1), 306–320 (2020)CrossRef Hsu, Y.H., Gau, R.H.: Reinforcement learning-based collision avoidance and optimal trajectory planning in UAV communication networks. IEEE Trans. Mob. Comput. 21(1), 306–320 (2020)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Zhang, B., Liu, C.H., Tang, J., et al.: Learning-based energy-efficient data collection by unmanned vehicles in smart cities. IEEE Trans. Industr. Inf. 14(4), 1666–1676 (2017)CrossRef Zhang, B., Liu, C.H., Tang, J., et al.: Learning-based energy-efficient data collection by unmanned vehicles in smart cities. IEEE Trans. Industr. Inf. 14(4), 1666–1676 (2017)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Wang, X., Gursoy, M.C., Erpek, T., et al.: Learning-based UAV path planning for data collection with integrated collision avoidance. IEEE Internet Things J. 9(17), 16663–16676 (2022)CrossRef Wang, X., Gursoy, M.C., Erpek, T., et al.: Learning-based UAV path planning for data collection with integrated collision avoidance. IEEE Internet Things J. 9(17), 16663–16676 (2022)CrossRef
Metadaten
Titel
Deep Reinforcement Learning Based Trajectory Planning for Multi-UAV Cooperative Data Collection
verfasst von
Yuqi Miao
Lei Lei
Lijuan Zhang
Copyright-Jahr
2024
Verlag
Springer Nature Singapore
DOI
https://doi.org/10.1007/978-981-97-2757-5_11

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