The unmanned aerial vehicle (UAV) has emerged as a promising solution to provide delivery and other mobile services to customers rapidly, yet it drains its stored energy quickly when travelling on the way and (even if solar-powered) it takes time for charging power on the way before reaching the destination. To address this issue, existing works focus more on UAV's path planning with designated system vehicles providing charging service. However, in some emergency cases and rural areas where system vehicles are not available, public trucks can provide more feasible and cost-saving services and hence a silver lining. In this paper, we explore how a single UAV can save flying distance by exploiting public trucks, to minimize the travel time of the UAV. We give the first theoretical work studying online algorithms for the problem, which guarantees a worst-case performance. We first consider the offline problem knowing future truck trip information far ahead of time. By delicately transforming the problem into a graph satisfying both time and power constraints, we present a shortest-path algorithm that outputs the optimal solution of the problem. Then, we proceed to the online setting where trucks appear in real-time and only inform the UAV of their trip information some certain time $\Delta t$ beforehand. As a benchmark, we propose a well-constructed lower bound that an online algorithm could achieve. We propose an online algorithm MyopicHitching that greedily takes truck trips and an improved algorithm $\Delta t$-Adaptive that further tolerates a waiting time in taking a ride. Our theoretical analysis shows that $\Delta t$-Adaptive is asymptotically optimal in the sense that its ratio approaches the proposed lower bounds as $\Delta t$ increases.


翻译:无人驾驶航空飞行器(UAV)已成为快速向客户提供交付和其他移动服务的有希望的解决方案,快速为客户提供交付和其他移动服务,但它迅速耗尽了储存的能源,在行驶途中,(即使太阳能动力)耗尽了储存的能源,在到达目的地之前需要时间充电。为解决这一问题,现有工程更多地侧重于无人驾驶航空飞行器与提供收费服务的指定系统飞行器的路径规划。然而,在某些紧急情况和农村地区,系统飞行器没有可用的系统飞行器,公共卡车可以提供更可行、更节省成本的服务,从而带来一线希望。在本文中,我们探索单辆无人驾驶飞行器如何通过利用公共卡车来节省飞行距离,最大限度地减少无人驾驶航空飞行器的旅行时间。我们首先从理论上研究这一问题的在线算法,保证最坏的性业绩。我们首先考虑离线问题,了解未来的卡车旅行信息,精细地将问题转化为既能满足时间又能满足电力限制的图表,我们提出了一个最短的路径算法,从而产生最佳的解决方案。然后,我们开始在线设置卡车在实时显示成本成本的飞行的距离,而只能向AAA型轨道上提出一个稳定的轨测算。

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