論文の概要: ReSPIRe: Informative and Reusable Belief Tree Search for Robot Probabilistic Search and Tracking in Unknown Environments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.24680v1
• Date: Wed, 31 Dec 2025 07:13:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.586782
• Title: ReSPIRe: Informative and Reusable Belief Tree Search for Robot Probabilistic Search and Tracking in Unknown Environments
• Title（参考訳）: ReSPIRe:未知環境におけるロボット確率探索と追跡のためのインフォーマティブで再利用可能な木探索
• Authors: Kangjie Zhou, Zhaoyang Li, Han Gao, Yao Su, Hangxin Liu, Junzhi Yu, Chang Liu,
• Abstract要約: 本稿では,ターゲット探索・追跡(SAT)のための情報トラジェクトリ計画手法であるReSPIReを提案する。 我々はまず,非ガウス的信念分布下での相互情報報酬を高速かつ正確に推定する点に基づく新しい近似手法を開発した。 ReSPIReにおいて, 事前目標情報の不十分な不確実性に対処するために, 階層的粒子構造を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.261065989248877
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Target search and tracking (SAT) is a fundamental problem for various robotic applications such as search and rescue and environmental exploration. This paper proposes an informative trajectory planning approach, namely ReSPIRe, for SAT in unknown cluttered environments under considerably inaccurate prior target information and limited sensing field of view. We first develop a novel sigma point-based approximation approach to fast and accurately estimate mutual information reward under non-Gaussian belief distributions, utilizing informative sampling in state and observation spaces to mitigate the computational intractability of integral calculation. To tackle significant uncertainty associated with inadequate prior target information, we propose the hierarchical particle structure in ReSPIRe, which not only extracts critical particles for global route guidance, but also adjusts the particle number adaptively for planning efficiency. Building upon the hierarchical structure, we develop the reusable belief tree search approach to build a policy tree for online trajectory planning under uncertainty, which reuses rollout evaluation to improve planning efficiency. Extensive simulations and real-world experiments demonstrate that ReSPIRe outperforms representative benchmark methods with smaller MI approximation error, higher search efficiency, and more stable tracking performance, while maintaining outstanding computational efficiency.
• Abstract（参考訳）: ターゲット探索・追跡(SAT)は,探索・救助・環境探査などの様々なロボット応用の基本的な問題である。 本稿では,不正確な事前目標情報と限られた視野下でのSATにおける情報トラジェクトリ計画手法であるReSPIReを提案する。 我々はまず,非ガウス的信念分布下での相互情報報酬を高速かつ正確に推定する,新しいシグマ点に基づく近似手法を開発し,状態空間や観測空間における情報サンプリングを利用して積分計算の計算難易度を緩和する。 本研究では,大域的な経路誘導のための臨界粒子を抽出するだけでなく,計画の効率化のために粒子数を適応的に調整するReSPIReにおける階層的粒子構造を提案する。 階層構造を基盤として,不確実性を考慮したオンライン軌道計画のためのポリシーツリーを構築するための再利用可能な信条探索手法を開発し,ロールアウト評価を再利用し,計画効率を向上させる。 大規模なシミュレーションと実世界の実験により、ReSPIReはより小さいMI近似誤差、より高い探索効率、より安定した追跡性能で代表的ベンチマーク手法より優れ、優れた計算効率を維持していることが示された。

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