論文の概要: Two-step dynamic obstacle avoidance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.16841v2
• Date: Mon, 19 Aug 2024 08:04:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-21 04:07:00.034528
• Title: Two-step dynamic obstacle avoidance
• Title（参考訳）: 2段階動的障害物回避
• Authors: Fabian Hart, Martin Waltz, Ostap Okhrin,
• Abstract要約: 本稿では、教師付きおよび強化学習(RL)を組み合わせることにより、動的障害物回避(DOA)タスクを扱うための2段階アーキテクチャを提案する。 最初のステップでは、リカレントニューラルネットワークを用いて障害物の衝突リスク(CR)を推定するデータ駆動アプローチを導入する。 第2ステップでは、これらのCR推定値をRLエージェントの観察空間に含め、その状況意識を高める。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Dynamic obstacle avoidance (DOA) is a fundamental challenge for any autonomous vehicle, independent of whether it operates in sea, air, or land. This paper proposes a two-step architecture for handling DOA tasks by combining supervised and reinforcement learning (RL). In the first step, we introduce a data-driven approach to estimate the collision risk (CR) of an obstacle using a recurrent neural network, which is trained in a supervised fashion and offers robustness to non-linear obstacle movements. In the second step, we include these CR estimates into the observation space of an RL agent to increase its situational awareness. We illustrate the power of our two-step approach by training different RL agents in a challenging environment that requires to navigate amid multiple obstacles. The non-linear movements of obstacles are exemplarily modeled based on stochastic processes and periodic patterns, although our architecture is suitable for any obstacle dynamics. The experiments reveal that integrating our CR metrics into the observation space doubles the performance in terms of reward, which is equivalent to halving the number of collisions in the considered environment. We also perform a generalization experiment to validate the proposal in an RL environment based on maritime traffic and real-world vessel trajectory data. Furthermore, we show that the architecture's performance improvement is independent of the applied RL algorithm.
• Abstract（参考訳）: ダイナミック障害物回避(ダイナミック障害物回避、Dynamic obstacle avoidance、DOA)は、海、空気、陸地で運用されているかどうかに関わらず、あらゆる自動運転車にとって基本的な課題である。 本稿では、教師付きおよび強化学習(RL)を組み合わせた2段階のDOAタスク処理アーキテクチャを提案する。 最初のステップでは、リカレントニューラルネットワークを用いて障害物の衝突リスク(CR)を推定するデータ駆動型アプローチを導入する。 第2ステップでは、これらのCR推定値をRLエージェントの観察空間に含め、その状況意識を高める。 複数の障害物の中で移動する必要のある困難な環境で、異なるRLエージェントを訓練することで、2段階のアプローチのパワーを説明する。 障害物の非線形運動は確率過程と周期パターンに基づいて例示的にモデル化されるが,我々のアーキテクチャは任意の障害物力学に適している。 実験の結果、観測空間にCRメトリクスを組み込むことで、考慮された環境における衝突回数の半分に相当する報酬の2倍のパフォーマンスが得られることがわかった。 また,海上交通と実世界の船舶軌道データに基づいて,RL環境における提案手法の検証を行う。 さらに,アーキテクチャの性能改善は適用されたRLアルゴリズムとは無関係であることを示す。

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