Air-FAR: Fast and Adaptable Routing for Aerial Navigation in Large-scale Complex Unknown Environments

要約

この論文では、階層型 3D 可視性グラフ (V グラフ) を使用した、大規模で複雑な環境におけるリアルタイム 3D ナビゲーションのための新しい方法を紹介します。
提案されたアルゴリズムは、V グラフの構築とグラフ上の最短経路探索の計算上の課題に同時に対処します。
ヒューリスティックな可視性更新を備えた階層型 3D V グラフ構築を導入することにより、3D V グラフは O(K*n^2logn) 時間で構築され、リアルタイム パフォーマンスが保証されます。
提案された反復分割統治パス探索法は、リアルタイム操作の制約内で最適に近いパス解を達成できます。
このアルゴリズムにより、効率的な 3D V グラフの構築とパス検索が保証されます。
広範なシミュレーション環境と現実世界の環境により、当社のアルゴリズムが移動時間を 42% 短縮し、最大 24.8% 高い軌道効率を達成し、複雑な環境においてほとんどのベンチマークよりも桁違いに高速に実行できることが検証されました。
コードと開発されたシミュレータは、将来の研究を促進するためにオープンソース化されています。

要約(オリジナル)

This paper presents a novel method for real-time 3D navigation in large-scale, complex environments using a hierarchical 3D visibility graph (V-graph). The proposed algorithm addresses the computational challenges of V-graph construction and shortest path search on the graph simultaneously. By introducing hierarchical 3D V-graph construction with heuristic visibility update, the 3D V-graph is constructed in O(K*n^2logn) time, which guarantees real-time performance. The proposed iterative divide-and-conquer path search method can achieve near-optimal path solutions within the constraints of real-time operations. The algorithm ensures efficient 3D V-graph construction and path search. Extensive simulated and real-world environments validated that our algorithm reduces the travel time by 42%, achieves up to 24.8% higher trajectory efficiency, and runs faster than most benchmarks by orders of magnitude in complex environments. The code and developed simulator have been open-sourced to facilitate future research.

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