論文の概要: Short vs. Long-term Coordination of Drones: When Distributed Optimization Meets Deep Reinforcement Learning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.09852v3
• Date: Tue, 2 Apr 2024 10:35:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-04 12:13:26.603954
• Title: Short vs. Long-term Coordination of Drones: When Distributed Optimization Meets Deep Reinforcement Learning
• Title（参考訳）: ドローンの短期対長期協調:分散最適化が深層強化学習と出会うとき
• Authors: Chuhao Qin, Evangelos Pournaras,
• Abstract要約: 自律型対話型ドローンの群れは、スマートシティーに魅力的なセンシング機能を提供する。 本稿では,コスト効率の高いナビゲーション,センシング,リチャージのための新しいコーディネートソリューションの提供を目的とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9208007322096532
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Swarms of autonomous interactive drones, with the support of recharging technology, can provide compelling sensing capabilities in Smart Cities, such as traffic monitoring and disaster response. This paper aims to deliver a novel coordination solution for the cost-effective navigation, sensing, and recharging of drones. Existing approaches, such as deep reinforcement learning (DRL), offer long-term adaptability, but lack energy efficiency, resilience, and flexibility in dynamic environments. Therefore, this paper proposes a novel approach where each drone independently determines its flying direction and recharging place using DRL, while adapting navigation and sensing through distributed optimization, which improves energy-efficiency during sensing tasks. Furthermore, drones efficiently exchange information while retaining decision-making autonomy via a structured tree communication model. Extensive experimentation with datasets generated from realistic urban mobility underscores an outstanding performance of the proposed solution compared to state-of-the-art methods. Significant new insights show that long-term methods optimize scarce drone resource for traffic management, while the integration of short-term methods is crucial for advising on charging policies and maintaining battery safety.
• Abstract（参考訳）: リチャージ技術をサポートする自律型インタラクティブドローンの群れは、交通監視や災害対応など、スマートシティーに魅力的なセンシング機能を提供する。 本稿では,コスト効率の高いナビゲーション,センシング,リチャージのための新しいコーディネートソリューションの提供を目的とする。 ディープラーニング(DRL)のような既存のアプローチは、長期適応性を提供するが、動的環境におけるエネルギー効率、レジリエンス、柔軟性に欠ける。 そこで本研究では,各ドローンがDRLを用いて飛行方向と充電位置を独立に決定すると同時に,分散最適化によるナビゲーションとセンシングを適応し,検知時のエネルギー効率を向上する手法を提案する。 さらに、構造木通信モデルを介して意思決定自律性を保ちながら、効率的に情報交換を行う。 現実的な都市移動から生成されたデータセットによる大規模な実験は、最先端の手法と比較して、提案手法の卓越した性能を示している。 重要な新たな洞察は、長期的手法が交通管理に欠かせないドローン資源を最適化する一方で、短期的手法の統合は充電ポリシーの助言とバッテリーの安全性維持に不可欠であることを示している。

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