Radio maps find numerous applications in wireless communications and mobile robotics tasks, including resource allocation, interference coordination, and mission planning. Although numerous techniques have been proposed to construct radio maps from spatially distributed measurements, the locations of such measurements are assumed predetermined beforehand. In contrast, this paper proposes spectrum surveying, where a mobile robot such as an unmanned aerial vehicle (UAV) collects measurements at a set of locations that are actively selected to obtain high-quality map estimates in a short surveying time. This is performed in two steps. First, two novel algorithms, a model-based online Bayesian estimator and a data-driven deep learning algorithm, are devised for updating a map estimate and an uncertainty metric that indicates the informativeness of measurements at each possible location. These algorithms offer complementary benefits and feature constant complexity per measurement. Second, the uncertainty metric is used to plan the trajectory of the UAV to gather measurements at the most informative locations. To overcome the combinatorial complexity of this problem, a dynamic programming approach is proposed to obtain lists of waypoints through areas of large uncertainty in linear time. Numerical experiments conducted on a realistic dataset confirm that the proposed scheme constructs accurate radio maps quickly.


翻译:无线电地图在无线通信和移动机器人任务中发现许多应用,包括资源分配、干扰协调和任务规划。虽然提出了用空间分布测量来制作无线电地图的多种技术,但此类测量的地点事先就预先假定了;与此相反,本文件提议进行频谱测量,由无人驾驶飞行器(无人驾驶飞行器)等移动机器人在一组位置积极挑选测量,以便在短短的测量时间内获得高质量的地图估计。这分两步进行。首先,设计了两种新型算法、一种基于模型的Bayesian在线估计仪和一种数据驱动的深层学习算法,以更新地图估计和不确定性衡量标准,表明每个可能的地点测量的丰富性。这些算法提供了互补的好处,每个测量具有持续的复杂性。第二,使用不确定性衡量标准来规划无人驾驶飞行器在信息最丰富的地点收集测量结果的轨迹。为了克服这一问题的复杂程度,建议采用动态编程方法,通过线性极不确定的地区获取路标清单。在现实的数据集上进行的计数实验证实拟议计划迅速绘制准确的无线电地图。

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