Emergency communication is extremely important to aid rescue and search operation in the aftermath of any disaster. In such scenario, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) networks may be used to complement the damaged cellular networks over large areas. However, in such UAV networks, routing is a challenge, owing to high UAV mobility, intermittent link quality between UAVs, dynamic three dimensional (3D) UAV topology and resource constraints. Though several UAV routing approaches have been proposed, none of them so far have addressed inter UAV coverage, collision and routing in an integrated manner. In this paper, we consider a scenario where network of UAVs, operating at different heights from ground, with inter UAV coverage and collision constraints, are sent on a mission to collect disaster surveillance data and route it to Terrestrial Base Station via multi-hop UAV path. Analytical expressions for coverage probability (Pcov) and collision probability (Pcoll) are derived and minimum (Rmin) and maximum (Rmax) distance between UAVs are empirically calculated. We then propose a novel Multi-hop Opportunistic 3D Routing (MO3DR) algorithm with inter UAV coverage and collision constraints such that at every hop expected progress of data packet is maximized. The numerical results obtained from closed form mathematical modelling are validated through extensive simulation and their trade-off with variation in network parameters such as path loss component, trajectory divergence etc. are demonstrated. Finally, we obtain empirical optimality condition for inter UAV distance for the given application requirement.


翻译:在发生任何灾害后,紧急通信对于协助救援和搜索行动极为重要。在这种情况下,无人驾驶航空飞行器(无人驾驶飞行器)网络可能被用来补充大片地区受损的蜂窝网络。然而,在无人驾驶飞行器网络中,路由是一个挑战,因为无人驾驶飞行器流动性高、无人驾驶飞行器间断联系质量高、无人驾驶飞行器动态三维(3D)地形学和资源限制。虽然提出了几条无人驾驶飞行器路由方法,但迄今为止,无人驾驶飞行器没有以综合方式处理无人驾驶飞行器的覆盖范围、碰撞和航程。在本文中,我们考虑这样一种情况,即无人驾驶飞行器网络的网络,在地面不同高度运行,有无人驾驶飞行器的覆盖范围和碰撞限制,被派到一个特派团收集灾害监测数据,并通过多霍普UAV路径、动态三维(3D)天体地形图和碰撞概率(Pcoll)分析概率(Pcoll)和最起码(Rmin)和最大(Rmax)的距离要求。我们随后提出一个新的多位多位、多位3号航空飞行器应用应用应用应用应用应用,在空中定位和空中导航系统之间测算中,通过每次测测测测测测测路的轨道,这种测测测测距数据是从最大轨道上,从最大轨道上,从最大测测算。

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