Informative Path Planning Using Physics-Informed Gaussian Processes for Aerial Mapping of 5G Networks

计算机科学 外推法 高斯分布 基本事实 全球定位系统 运动规划 路径(计算) 高斯过程 功能(生物学) 人工智能 数据挖掘 机器学习 实时计算 数学 电信 统计 物理 量子力学 机器人 进化生物学 生物 程序设计语言
作者
Jonas Gruner,Jan Graßhoff,Carlos Castelar Wembers,Kilian Schweppe,Georg Schildbach,Philipp Rostalski
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:24 (23): 7601-7601
标识
DOI:10.3390/s24237601
摘要

The advent of 5G technology has facilitated the adoption of private cellular networks in industrial settings. Ensuring reliable coverage while maintaining certain requirements at its boundaries is crucial for successful deployment yet challenging without extensive measurements. In this article, we propose the leveraging of unmanned aerial vehicles (UAVs) and Gaussian processes (GPs) to reduce the complexity of this task. Physics-informed mean functions, including a detailed ray-tracing simulation, are integrated into the GP models to enhance the extrapolation performance of the GP prediction. As a central element of the GP prediction, a quantitative evaluation of different mean functions is conducted. The most promising candidates are then integrated into an informative path-planning algorithm tasked with performing an efficient UAV-based cellular network mapping. The algorithm combines the physics-informed GP models with Bayesian optimization and is developed and tested in a hardware-in-the-loop simulation. The quantitative evaluation of the mean functions and the informative path-planning simulation are based on real-world measurements of the 5G reference signal received power (RSRP) in a cellular 5G-SA campus network at the Port of Lübeck, Germany. These measurements serve as ground truth for both evaluations. The evaluation results demonstrate that using an appropriate mean function can result in an enhanced prediction accuracy of the GP model and provide a suitable basis for informative path planning. The subsequent informative path-planning simulation experiments highlight these findings. For a fixed maximum travel distance, a path is iteratively computed, reducing the flight distance by up to 98% while maintaining an average root-mean-square error of less than 6 dBm when compared to the measurement trials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
胡一刀完成签到,获得积分10
刚刚
传奇3应助诸葛藏藏采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
韩较瘦完成签到,获得积分10
3秒前
盛小铃完成签到 ,获得积分10
3秒前
白茶清欢完成签到 ,获得积分10
4秒前
好学力行完成签到,获得积分10
4秒前
HTniconico完成签到 ,获得积分10
5秒前
YaoHui发布了新的文献求助10
5秒前
圆滚滚发布了新的文献求助10
5秒前
高贵的思天完成签到,获得积分10
6秒前
Akim应助念l采纳,获得10
6秒前
苗条季节发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
COCOYuu完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
上官若男应助xkyasc采纳,获得10
7秒前
寒梅发布了新的文献求助10
7秒前
伶俐芝麻发布了新的文献求助10
7秒前
雨雨发布了新的社区帖子
7秒前
田様应助吹雪的菠萝采纳,获得10
9秒前
贪玩关注了科研通微信公众号
9秒前
9秒前
9秒前
ning发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
dh完成签到,获得积分10
10秒前
冰糖雪梨完成签到,获得积分10
11秒前
优秀小笼包完成签到,获得积分10
12秒前
尔尔发布了新的文献求助10
12秒前
可爱的函函应助李超采纳,获得10
12秒前
洁净白容发布了新的文献求助10
12秒前
EricXu完成签到,获得积分10
13秒前
里里完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
二维材料在应力作用下的力学行为和层间耦合特性研究 600
苯丙氨酸解氨酶的祖先序列重建及其催化性能 500
Schifanoia : notizie dell'istituto di studi rinascimentali di Ferrara : 66/67, 1/2, 2024 470
Laboratory Animal Technician TRAINING MANUAL WORKBOOK 2012 edtion 400
Progress and Regression 400
A review of Order Plesiosauria, and the description of a new, opalised pliosauroid, Leptocleidus demoscyllus, from the early cretaceous of Coober Pedy, South Australia 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4836654
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4139893
关于积分的说明 12815631
捐赠科研通 3884534
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2135856
邀请新用户注册赠送积分活动 1155956
关于科研通互助平台的介绍 1055414