論文の概要: Goal-Oriented Semantic Communication for ISAC-Enabled Robotic Obstacle Avoidance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.02291v1
- Date: Mon, 02 Mar 2026 16:15:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.832504
- Title: Goal-Oriented Semantic Communication for ISAC-Enabled Robotic Obstacle Avoidance
- Title(参考訳): ISAC型ロボット障害物回避のための目標指向セマンティックコミュニケーション
- Authors: Wenjie Liu, Yansha Deng, Henk Wymeersch,
- Abstract要約: 無人航空機(UAV)障害物回避作業におけるISAC対応BSについて検討した。
本稿では,センサとコマンドと制御(C&C)信号を効率よく伝達する目的指向セマンティックコミュニケーション(GOSC)フレームワークを提案する。
GOSCは、送信されたセンシング信号とC&C信号の数を92.4%減らし、送信時間スロットの数を85.5%減らしながら、同じ100%のタスク成功率を達成する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 44.114348668663546
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate an integrated sensing and communication (ISAC)-enabled BS for the unmanned aerial vehicle (UAV) obstacle avoidance task, and propose a goal-oriented semantic communication (GOSC) framework for the BS to transmit sensing and command and control (C&C) signals efficiently and effectively. Our GOSC framework establishes a closed loop for sensing-C&C generation-sensing and C&C transmission: For sensing, a Kalman filter (KF) is applied to continuously predict UAV positions, mitigating the reliance of UAV position acquisition on continuous sensing signal transmission, and enhancing position estimation accuracy through sensing-prediction fusion. Based on the refined estimation position provided by the KF, we develop a Mahalanobis distance-based dynamic window approach (MD-DWA) to generate precise C&C signals under uncertainty, in which we derive the mathematical expression of the minimum Mahalanobis distance required to guarantee collision avoidance. Finally, for efficient sensing and C&C signal transmission, we propose an effectiveness-aware deep Q-network (E-DQN) to determine the transmission of sensing and C&C signals based on their value of information (VoI). The VoI of sensing signals is quantified by the reduction in uncertainty entropy of UAV's position estimation, while the VoI of C&C signals is measured by their contribution to UAV navigation improvement. Extensive simulations validate the effectiveness of our proposed GOSC framework. Compared to the conventional ISAC transmission framework that transmits sensing and C&C signals at every time slot, GOSC achieves the same 100% task success rate while reducing the number of transmitted sensing and C&C signals by 92.4% and the number of transmission time slots by 85.5%.
- Abstract(参考訳): 本研究では,無人航空機(UAV)障害物回避タスクのためのISAC対応BSについて検討し,センサ・コマンド・コントロール(C&C)信号を効率的に効率的に送信するための目標指向意味コミュニケーション(GOSC)フレームワークを提案する。
センサにはカルマンフィルタ(KF)を用いてUAV位置を連続的に予測し、連続的なセンサ信号伝送におけるUAV位置取得の信頼性を軽減し、センサ予測融合による位置推定精度を向上させる。
KFによって提供される洗練された推定位置に基づいて,不確実性下において正確なC&C信号を生成するために,衝突回避のために必要となる最小マハラノビス距離の数学的表現を導出するMD-DWA(Mahalanobis distance-based dynamic window approach)を開発した。
最後に,効率的なセンシングとC&C信号伝送を実現するため,情報量(VoI)に基づいて,センサとC&C信号の伝送を判定するE-DQN(E-DQN)を提案する。
センサ信号のVoIは、UAV位置推定の不確実性エントロピーの低減によって定量化され、C&C信号のVoIはUAVナビゲーション改善への寄与によって測定される。
GOSCフレームワークの有効性をシミュレーションにより検証した。
センシングとC&C信号を各タイムスロットで送信する従来のISAC送信フレームワークと比較して、GOSCは、送信されたセンシングとC&C信号の数を92.4%減らし、送信時間スロットの数を85.5%減らしながら、同じ100%タスク成功率を達成する。
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