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 机器人 生物 进化生物学 程序设计语言 量子力学
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.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
初景发布了新的文献求助10
刚刚
科研通AI6.2的应助被啦啦啦采纳,获得10
刚刚
刚刚
刚刚
思诚完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
桐桐的应助被梦在彼岸采纳,获得10
1秒前
Sally发布了新的文献求助10
1秒前
小远远发布了新的文献求助10
1秒前
DW发布了新的文献求助10
1秒前
goenkrrj发布了新的文献求助10
1秒前
洁净的荆发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
完美擎汉完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
ding的应助被发带爱发呆采纳,获得10
2秒前
xiao完成签到,获得积分10
2秒前
zzh完成签到,获得积分10
3秒前
gxh发布了新的文献求助10
3秒前
111111111完成签到,获得积分10
4秒前
思源的应助被随机获取昵称采纳,获得10
4秒前
4秒前
weijing发布了新的文献求助10
4秒前
包容初蓝完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
hang发布了新的文献求助10
6秒前
1725665189发布了新的文献求助10
6秒前
刘若冰完成签到,获得积分10
7秒前
gao完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
大模型的应助被yueyue采纳,获得10
7秒前
7秒前
专一的书雪完成签到,获得积分10
7秒前
英俊尔蓉完成签到,获得积分20
7秒前
Jayson完成签到,获得积分10
8秒前
斯文的水蜜桃完成签到,获得积分10
8秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
9秒前
早日发文章完成签到,获得积分10
9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
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 2000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7943542
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9426280
关于积分的说明 20977785
捐赠科研通 7529997
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3367917
关于科研通互助平台的介绍 2504484
邀请新用户注册赠送积分活动 2399634