論文の概要: Fundamental Limits of Sampling-Based Reachability: Geometry and Flow Distortion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.40473v1
- Date: Thu, 29 Oct 2026 17:08:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-02 07:01:23.297839
- Title: Fundamental Limits of Sampling-Based Reachability: Geometry and Flow Distortion
- Title(参考訳): サンプリングに基づく到達可能性の基本限界:幾何と流れの歪み
- Abstract要約: 本研究では, 流れ歪み下での支持推定問題として, 誤差について検討する。
我々の仮定は、初期集合の局所体積密度に対する一様下界、サンプリング密度に対する下界、ベクトル場に対する片側リプシッツ定数$を結合する。
細かな精度では、$tildemathcal Obigl(2nenT(R/r)n/()bigr)$独立エンドポイントサンプルは、エンドポイントクラウドを使用するHausdorffの精度$r$で十分である。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.9945187423832507
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Sampling-based reachability estimates reachable sets from finitely many simulated trajectory endpoints. Existing guarantees often control missed probability mass or approximation error relative to the convex hull of the reachable set, leaving the geometric error relative to the reachable set incompletely characterized. We study this error as a problem of support estimation under flow distortion. Our assumptions combine a uniform lower bound on the local volume density of the initial set, a lower bound on the sampling density, and a one-sided Lipschitz constant $μ$ for the vector field. These conditions admit initial sets with corners and dynamics that may expand or contract. In the fine-accuracy regime, $\tilde{\mathcal O}\bigl(2^ne^{nμT}(R/r)^n/(ρκ)\bigr)$ independent endpoint samples suffice for Hausdorff accuracy $r$ using the endpoint cloud. Here, $n$ is the state dimension, $T$ is the horizon, $R$ is the volume-equivalent radius, and $ρ$ and $κ$ quantify sampling density and local volume density. For $n\ge2$ and sufficiently small $κ$, a minimax lower bound over all estimators based only on independent endpoints matches these dependencies up to a dimension-dependent factor $2\cdot4^n$ and logarithmic factors, within the stated parameter range and when the state domain accommodates the construction. The exponential burden in dimension, and in the horizon for expanding systems, is therefore intrinsic to this observation model. Planar experiments illustrate the predicted effects of corners and contraction; robot-arm experiments show how empirical accuracy deteriorates with dimension.
- Abstract(参考訳): サンプリングベースリーチビリティーは有限個のシミュレートされた軌道終点から到達可能な集合を推定する。
既存の保証は、到達可能な集合の凸殻に対する誤差や近似誤差をしばしば制御し、到達可能な集合に対する幾何学的誤差は不完全な特徴を残している。
本研究では,この誤差を流動歪み下での支持推定問題として検討する。
我々の仮定は、初期集合の局所体積密度に対する一様下界、サンプリング密度に対する下界、ベクトル場に対する片側リプシッツ定数$μ$との組み合わせである。
これらの条件は、拡大または収縮するかもしれないコーナーとダイナミクスを持つ初期集合を許容する。
微細精度では、$\tilde{\mathcal O}\bigl(2^ne^{nμT}(R/r)^n/(ρκ)\bigr)$独立エンドポイントサンプルは、エンドポイントクラウドを用いてハウスドルフの精度$r$で十分である。
ここで、$n$は状態次元、$T$は地平線、$R$は体積等価半径、$ρ$と$κ$はサンプリング密度と局所体積密度を定量化する。
約$n\ge2$と十分小さい$κ$の場合、独立エンドポイントのみに基づくすべての推定器上のミニマックスローバウンドは、記述されたパラメータ範囲内および状態領域が構成に対応するときの次元依存因子である2.cdot4^n$と対数因子に一致する。
したがって, この観測モデルには, 次元の指数的重み, 系の拡大に対する水平方向の重みが内在する。
平面実験はコーナーと収縮の予測効果を示し、ロボットアーム実験は、寸法による経験的精度の低下を示す。
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