基于双障碍 Hamilton-Jacobi-Isaacs 变分不等式的多车辆系统安全序列路径规划
多智能体系统
2016-03-22 v2 系统与控制
摘要
我们考虑为一组 辆车规划轨迹的问题，每辆车旨在到达其各自的目标集，同时避开其他车辆的危险区域。此类问题的分析在实际中至关重要，特别是鉴于人们对将无人机系统用于民用目的的兴趣日益增长。由于计算复杂度随问题维度呈指数级缩放，通过求解单障碍 Hamilton-Jacobi-Isaacs (HJI) 变分不等式 (VI) 直接解决此问题在数值上是不可行的。此外，单障碍 HJI VI 无法直接处理车辆没有共同预定到达时间的情况。相反，我们通过按优先级顺序考虑车辆来执行序列路径规划，将高优先级车辆建模为低优先级车辆的时变障碍。为此，我们求解了一个双障碍 HJI VI，使我们能够获得可达 - 避障集 (reach-avoid set)，定义为车辆能在保持处于时变状态约束集内的同时到达其目标的状态集。从双障碍 HJI VI 的解中，我们还可以提取每辆车的最晚启动时间和最优控制。这是双障碍 HJI VI 的首次应用，它能够处理具有时变动力学、目标集和状态约束集的系统，并且其计算复杂度随考虑的车辆数量呈线性缩放，而非指数缩放。
引用
@article{arxiv.1412.7223,
title = {Safe Sequential Path Planning of Multi-Vehicle Systems via Double-Obstacle Hamilton-Jacobi-Isaacs Variational Inequality},
author = {Mo Chen and Jaime F. Fisac and Shankar Sastry and Claire J. Tomlin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.7223},
year = {2016}
}
备注
European Control Conference 2015