論文の概要: Toward Mission-Critical ISAC: Reliable Energy-Aware Coordination in UAV Swarms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.22292v1
• Date: Mon, 14 Sep 2026 08:26:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 00:59:07.896193
• Title: Toward Mission-Critical ISAC: Reliable Energy-Aware Coordination in UAV Swarms
• Title（参考訳）: ミッションクリティカルなISACに向けて:UAV群集における信頼性の高いエネルギー認識コーディネーション
• Abstract要約: 無人航空機(UAV)群は移動目標と信頼性のあるデータリンクを同時に追跡しなければならない。 ミッションクリティカルなアプリケーションでは、アクティブな統合通信通信(ISAC)運用が二重エネルギー負荷を維持している。 本稿では,太陽光回収パネルを備えた移動式航空車両(CUAV)の協調ISACを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.327210976262327
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Unmanned aerial vehicle (UAV) swarms deployed in mission-critical applications must simultaneously track a mobile aerial target and maintain reliable data links. However, active integrated sensing and communication (ISAC) operation imposes a dual energy burden on propulsion and transmission, threatening mission continuity through premature battery depletion. In this paper, we propose a two-tier UAV swarm architecture in which mission UAVs (MUAVs) execute cooperative ISAC for mobile aerial target tracking while dedicated charging UAVs (CUAVs), equipped with solar harvesting panels, replenish low-battery MUAVs via aerial UAV-to-UAV wireless power transfer (WPT). We formulate the joint minimization of the cooperative posterior Cramér-Rao bound (PCRB) over MUAV trajectories, per-slot sensing-communication time splits, WPT scheduling and admission, and CUAV rendezvous trajectories, subject to minimum uplink rate, dual-tier energy causality, WPT proximity, collision-avoidance, and speed constraints, yielding a non-convex mixed-integer program (MIP) that, to the best of our knowledge, is the first to jointly couple cooperative ISAC sensing quality with aerial WPT and dual-tier energy management. To solve it efficiently, we propose Receding-Horizon Alternating Optimization (RHAO), a four-block per-slot algorithm that decomposes the problem into: charging admission via the Hungarian algorithm, MUAV trajectory and time-split via successive convex approximation (SCA), CUAV rendezvous, and WPT power allocation, with monotone convergence guarantees. Simulation results demonstrate that RHAO reduces the mean PCRB by 16.8 times over a fixed-time-split baseline and 5.4 times over a static-trajectory scheme, while the aerial WPT subsystem sustains all MUAVs above the energy-critical threshold throughout the full mission horizon.
• Abstract（参考訳）: 無人航空機(UAV)は、ミッションクリティカルな用途に配備され、同時に移動目標を追跡し、信頼性の高いデータリンクを維持する必要がある。 しかし、アクティブ統合センシング通信(ISAC)の運用は、推進と伝達に二重のエネルギー負担を課し、早期のバッテリの枯渇によるミッション継続性を脅かす。 本稿では,UAV(MUAV)が移動目標追尾のための協調型ISACを実行するための2層UAVスワムアーキテクチャを提案し,UAV(CUAV)に太陽光回収パネルを装着し,UAV-to-UAV無線電力伝送(WPT)を介して低電池MUAVを補充する。 我々は,MUAVトラジェクトリー,WPTスケジューリング,入場率,CUAVランデブーストラジェクリーを併用し,最小のアップリンク率,二層エネルギー因果性,WPT近接性,衝突回避性,速度制約を条件として,MUAVトラジェクトリによる協調的後頭葉ラオ境界(PCRB)の最小化を定式化し,非凸混合整数プログラム(MIP)を作成した。 効率よく解決するために,ハンガリーのアルゴリズムを用いた4ブロック毎スロットアルゴリズムであるReceding-Horizon Alternating Optimization (RHAO)を提案する。 シミュレーションの結果、RHAOは固定時間スプリットベースラインで平均PCRBを16.8倍、静的軌道スキームで5.4倍削減し、一方空中WPTサブシステムは全ミッション水平線でエネルギー臨界閾値以上の全てのMUAVを維持できることが示された。

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