論文の概要: Task-Semantic Graph-Driven Distributed Agent Networking for Underwater Target Tracking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.15528v1
- Date: Fri, 15 May 2026 01:55:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-18 17:44:16.293392
- Title: Task-Semantic Graph-Driven Distributed Agent Networking for Underwater Target Tracking
- Title（参考訳）: タスクセマンティックグラフ駆動型分散エージェントネットワークによる水中目標追跡
- Abstract要約: 本稿では,DIエンジンと6自由度水中AUV目標追尾シミュレータを統合したオープンソースのMARL-AUVプラットフォームを開発する。
私たちの知る限りでは、公共のMARLトレーニングフレームワークと物理的にモデル化されたAUVSwarmベースのタスクを接続する最初のオープンプラットフォームです。
提案するSTG-MAPPOは,多エージェントポリシー最適化のセマンティックタスクグラフ拡張版である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 24.9583187619404
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Autonomous underwater vehicle (AUV) swarms are emerging as intelligent underwater networks, where each node must sense, communicate, process local data, and make decisions under severe acoustic constraints. Persistent underwater target tracking is a typical task with moving targets, changing communication topology, intermittent acoustic links, and limited observation for each AUV. Multi-agent reinforcement learning (MARL) is a natural candidate for distributed tracking, yet existing studies still lack a unified open-source platform for evaluating different MARL algorithms under six-degree-of-freedom AUV dynamics. In addition, policies trained with raw geometric states and low-level force actions often struggle to represent task phases, observation reliability, link quality, and local cooperation roles. This paper addresses these issues by developing an open-source MARL-AUV platform that integrates DI-engine with a six-degree-of-freedom underwater AUV target-tracking simulator. To the best of our knowledge, it is the first open platform that connects a public MARL training framework with physically modeled AUV swarm-based tasks, and provides a unified experimental protocol for fair training, testing, and comparison of representative RL and MARL algorithms. Based on this platform, we propose STG-MAPPO, a Semantic Task Graph-enhanced variant of Multi-Agent Proximal Policy Optimization. STG-MAPPO builds semantic policy inputs from tracking diagnostics, task phases, observation confidence, link availability, neighbor tracking quality, and local role advantage. A compact semantic task graph links communication-constrained network states to decentralized actor decisions, and a velocity-level action abstraction maps high-level cooperative decisions to executable six-degree-offreedom AUV control inputs.The code is available at https://github.com/dasjsaj/MARL-AUV.
- Abstract（参考訳）: 自律型水中車両(AUV)群はインテリジェントな水中ネットワークとして出現し、各ノードが認識し、通信し、ローカルデータを処理し、厳しい音響的制約の下で決定を下さなければならない。
永続的な水中目標追跡は、移動目標、通信トポロジの変化、断続的な音響リンク、各AUVに対する限られた観測の典型的なタスクである。
マルチエージェント強化学習(MARL)は、分散トラッキングの自然な候補であるが、既存の研究では、6自由度AUV力学の下で異なるMARLアルゴリズムを評価するための統一されたオープンソースプラットフォームはいまだに存在しない。
さらに、生の幾何学的状態と低レベルの力の行動で訓練された政策は、しばしばタスクフェーズ、観察信頼性、リンク品質、局所的な協力の役割を表現するのに苦労する。
本稿では、DIエンジンと6自由度水中AUV目標追尾シミュレータを統合したオープンソースのMARL-AUVプラットフォームを開発することにより、これらの課題に対処する。
我々の知る限り、これは公共のMARLトレーニングフレームワークと物理的にモデル化されたAUVSwarmベースのタスクを接続する最初のオープンプラットフォームであり、代表的RLとMARLアルゴリズムの公正なトレーニング、テスト、比較のための統一的な実験プロトコルを提供する。
このプラットフォームをベースとして,マルチエージェント・プロキシ・ポリシー最適化のセマンティック・タスクグラフ拡張版STG-MAPPOを提案する。
STG-MAPPOは、診断、タスクフェーズ、監視信頼性、リンク可用性、近隣のトラッキング品質、およびローカルロールの利点からセマンティックポリシーインプットを構築する。
コンパクトなセマンティックタスクグラフは、通信制約のあるネットワーク状態を分散アクター決定にリンクし、ベロシティレベルのアクション抽象化は、高レベルの協調的な決定を実行可能な6自由度AUV制御入力にマッピングする。
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