Natural disasters often damage ground infrastructure, making unmanned aerial vehicles (UAVs) essential for emergency supply delivery. Yet safe operation in complex post-disaster environments requires reliable command-and-control (C2) links; link instability can cause loss of control, delay rescue, and trigger severe secondary harm. To provide continuous three-dimensional (3D) C2 coverage during dynamic missions, we propose a Heterogeneous Dual-Network Framework (HDNF) for safe and reliable emergency delivery. HDNF tightly couples an Emergency Communication Support Network (ECSN), formed by hovering UAV base stations, with a Delivery Path Network (DPN), formed by fast-moving delivery UAVs. The ECSN dynamically safeguards mission-critical flight corridors, while the DPN aligns trajectories with reliable coverage regions. We formulate a joint optimization problem over task assignment, 3D UAV-BS deployment, and DPN path planning to maximize end-to-end C2 reliability while minimizing UAV flight energy consumption and base-station deployment cost. To solve this computationally intractable NP-hard problem, we develop a layered strategy with three components: (i) a multi-layer C2 service model that overcomes 2D-metric limitations and aligns UAV-BS deployment with mission-critical 3D phases; (ii) a 3D coverage-aware multi-agent reinforcement learning algorithm that addresses the high-dimensional search space and improves both training efficiency and topology resilience; and (iii) a 3D communication-aware A* planner that jointly optimizes C2 quality and flight energy, mitigating trajectory--coverage mismatch and improving routing safety. Extensive simulations show that HDNF markedly improves C2 reliability, eliminates outages in critical phases, and sustains high task success rates while reducing hardware deployment cost.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

3D是英文“Three Dimensions”的简称,中文是指三维、三个维度、三个坐标,即有长、有宽、有高,换句话说,就是立体的,是相对于只有长和宽的平面(2D)而言。
从Idea构想到论文发表:AI for Research全链路综述与实践
专知会员服务
23+阅读 · 2025年7月21日
《创建自主多UAV通信中继网络》74页论文
专知会员服务
44+阅读 · 2023年12月5日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Fully-Convolutional Siamese Networks for Object Tracking论文笔记
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2018年10月12日
Network Embedding 指南
专知
22+阅读 · 2018年8月13日
Relation Networks for Object Detection 论文笔记
统计学习与视觉计算组
16+阅读 · 2018年4月18日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
DeepSeek 版Claude Code,免费小白安装教程来了!
专知会员服务
7+阅读 · 5月5日
《美空军条令出版物 2-0:情报(2026版)》
专知会员服务
12+阅读 · 5月5日
帕兰提尔 Gotham:一个游戏规则改变器
专知会员服务
6+阅读 · 5月5日
【综述】 机器人学习中的世界模型:全面综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月4日
伊朗的导弹-无人机行动及其对美国威慑的影响
相关VIP内容
从Idea构想到论文发表:AI for Research全链路综述与实践
专知会员服务
23+阅读 · 2025年7月21日
《创建自主多UAV通信中继网络》74页论文
专知会员服务
44+阅读 · 2023年12月5日
相关基金
Top
微信扫码咨询专知VIP会员