論文の概要: Bringing Network Coding into Multi-Robot Systems: Interplay Study for Autonomous Systems over Wireless Communications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.17472v1
• Date: Wed, 18 Mar 2026 08:26:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-21 18:33:56.944315
• Title: Bringing Network Coding into Multi-Robot Systems: Interplay Study for Autonomous Systems over Wireless Communications
• Title（参考訳）: ネットワーク符号化をマルチロボットシステムに導入する:無線通信による自律システムのための対話的研究
• Authors: Anil Zaher, Kiril Solovey, Alejandro Cohen,
• Abstract要約: 通信はマルチロボットシステムのコアイネーブルである。 本稿では,通信損失と遅延を緩和するトランスポート層信頼性機構が,自律通信ループを形成する方法を示す。 本稿では,ロボット間通信の遅延と損失による協調的局所化と,安全クリティカルなオーバーテイク操作の2つのケーススタディを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.38270830044451
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Communication is a core enabler for multi-robot systems (MRS), providing the mechanism through which robots exchange state information, coordinate actions, and satisfy safety constraints. While many MRS autonomy algorithms assume reliable and timely message delivery, realistic wireless channels introduce delay, erasures, and ordering stalls that can degrade performance and compromise safety-critical decisions of the robot task. In this paper, we investigate how transport-layer reliability mechanisms that mitigate communication losses and delays shape the autonomy-communication loop. We show that conventional non-coded retransmission-based protocols introduce long delays that are misaligned with the timeliness requirements of MRS applications, and may render the received data irrelevant. As an alternative, we advocate for adaptive and causal network coding, which proactively injects coded redundancy to achieve the desired delay and throughput that enable relevant data delivery to the robotic task. Specifically, this method adapts to channel conditions between robots and causally tunes the communication rates via efficient algorithms. We present two case studies: cooperative localization under delayed and lossy inter-robot communication, and a safety-critical overtaking maneuver where timely vehicle-to-vehicle message availability determines whether an ego vehicle can abort to avoid a crash. Our results demonstrate that coding-based communication significantly reduces in-order delivery stalls, preserves estimation consistency under delay, and improves deadline reliability relative to retransmission-based transport. Overall, the study highlights the need to jointly design autonomy algorithms and communication mechanisms, and positions network coding as a principled tool for dependable multi-robot operation over wireless networks.
• Abstract（参考訳）: 通信はマルチロボットシステム(MRS)のコアイネーブルであり、ロボットが状態情報を交換し、アクションを調整し、安全上の制約を満たすメカニズムを提供する。 多くのMSS自律性アルゴリズムは信頼性とタイムリーなメッセージ配信を前提としているが、現実的な無線チャネルは遅延や消去を導入し、パフォーマンスを低下させ、ロボットタスクの安全クリティカルな決定を損なうおそれがある。 本稿では,通信損失と遅延を軽減し,自律通信ループを形成するトランスポート層信頼性機構について検討する。 従来の非符号化再送信プロトコルでは,MSSアプリケーションのタイムライン要求と一致せず,受信したデータを無関係にレンダリングすることができる。 代案として、適応的かつ因果的ネットワーク符号化を提唱し、ロボットタスクに関連するデータ配信を可能にする、所望の遅延とスループットを達成するために、コード付き冗長性を積極的に注入する。 具体的には、ロボット間のチャネル条件に適応し、効率的なアルゴリズムを用いて通信速度を因果的に調整する。 本稿では,ロボット間通信の遅延と損失による協調的局所化と,事故回避のために自走車が停止できるかどうかを車両間メッセージの時間的可用性が判断する安全クリティカルなオーバーテイク操作の2つのケーススタディを提案する。 この結果から, 符号化による通信は納期遅延を著しく低減し, 遅延時の推定一貫性を保ち, 再送型通信と比較して納期信頼性を向上することを示した。 全体として、この研究は、自律性アルゴリズムと通信機構を共同で設計する必要性を強調し、無線ネットワーク上での信頼性の高いマルチロボット操作の原則として、ネットワークコーディングを位置づけている。

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