論文の概要: Decentralized End-to-End Multi-AAV Pursuit Using Predictive Spatio-Temporal Observation via Deep Reinforcement Learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.24238v1
- Date: Wed, 25 Mar 2026 12:23:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.282917
- Title: Decentralized End-to-End Multi-AAV Pursuit Using Predictive Spatio-Temporal Observation via Deep Reinforcement Learning
- Title(参考訳): 深部強化学習による予測時空間観測を用いた分散型エンドツーエンドマルチAAV探索
- Authors: Yude Li, Zhexuan Zhou, Huizhe Li, Yanke Sun, Yenan Wu, Yichen Lai, Yiming Wang, Youmin Gong, Jie Mei,
- Abstract要約: 乱雑な環境における分散的協調的追跡は、自律的な空中群れにとって困難である。
本稿では,LDARの生観測を直接連続制御コマンドにマッピングする分散エンドツーエンドのマルチエージェント強化学習フレームワークを提案する。
単一の分散ポリシにより、エージェントは静的障害をナビゲートし、動的ターゲットをインターセプトし、協調的な囲いを維持することができる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.002036203828793
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Decentralized cooperative pursuit in cluttered environments is challenging for autonomous aerial swarms, especially under partial and noisy perception. Existing methods often rely on abstracted geometric features or privileged ground-truth states, and therefore sidestep perceptual uncertainty in real-world settings. We propose a decentralized end-to-end multi-agent reinforcement learning (MARL) framework that maps raw LiDAR observations directly to continuous control commands. Central to the framework is the Predictive Spatio-Temporal Observation (PSTO), an egocentric grid representation that aligns obstacle geometry with predictive adversarial intent and teammate motion in a unified, fixed-resolution projection. Built on PSTO, a single decentralized policy enables agents to navigate static obstacles, intercept dynamic targets, and maintain cooperative encirclement. Simulations demonstrate that the proposed method achieves superior capture efficiency and competitive success rates compared to state-of-the-art learning-based approaches relying on privileged obstacle information. Furthermore, the unified policy scales seamlessly across different team sizes without retraining. Finally, fully autonomous outdoor experiments validate the framework on a quadrotor swarm relying on only onboard sensing and computing.
- Abstract(参考訳): 乱雑な環境における分散的協調的追跡は、特に部分的および雑音的な知覚の下で、自律的な空中群れにとって困難である。
既存の手法は、しばしば抽象的な幾何学的特徴や特権的な地平状態に依存しており、したがって現実世界の設定における知覚的不確実性はサイドステップである。
本稿では,LiDAR観測を直接連続制御コマンドにマッピングする分散エンドツーエンドマルチエージェント強化学習(MARL)フレームワークを提案する。
フレームワークの中心となるのは予測時空間観測(Predictive Spatio-Temporal Observation,PSTO)であり、これはエゴセントリックなグリッド表現で、障害物幾何学と予測逆方向とチームメイトの動きを、統一された固定解像度の投影で整列する。
PSTO上に構築された単一の分散ポリシにより、エージェントは静的障害をナビゲートし、動的ターゲットをインターセプトし、協調的な囲いを維持することができる。
シミュレーションにより,提案手法は,特権的障害物情報に依存した最先端の学習ベースアプローチと比較して,捕集効率と競争的成功率に優れることを示した。
さらに、統一されたポリシーは、再トレーニングすることなく、異なるチームサイズでシームレスにスケールします。
最後に、完全に自律的な屋外実験により、このフレームワークは、搭載されたセンサーとコンピューティングのみに依存して、四角形スウォーム上で検証される。
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