Multifractal Terrain Generation for Evaluating Autonomous Off-Road Ground Vehicles

要約

3D ワイエルシュトラス・マンデルブロ関数を使用して粗さを制御するマルチフラクタル人工地形生成方法を紹介します。
地形生成に使用されるフラクタル次元を 3 つの異なる値にわたって変化させることにより、60 のユニークなオフロード地形を生成します。
グラデーション マップを使用して、低粗さ、中粗さ、高粗さの領域で構成される各地形の粗さを分類します。
フラクタル次元が車両の横断の難易度にどのような影響を与えるかをテストするために、各地形でランダム化された 20 の直線経路を横断する自律型地上車両の成功率、垂直加速度、ピッチおよびロール速度、および横断時間を測定します。
フラクタル次元を 2.3 から 2.45、2.45 から 2.6 に増加させると、粗度の低い地形の中央面積は 13.8% と 7.16% 減少し、半粗度の地形の中央面積は 11.7% と 5.63% 増加することがわかります。
粗度の高い地形の中央面積は 1.54% および 3.33% 増加します。
それぞれすべて。
フラクタル次元が 2.3 から 2.45、2.45 から 2.6 に増加すると、車両の成功率の中央値がそれぞれ 22.5% と 25% 減少することがわかります。
トラバースの結果が成功すると、垂直加速度の二乗平均平方根平均値の中央値、ピッチおよびロール レートの二乗平均平方根平均値の中央値、およびトラバース時間の中央値がすべてフラクタル次元とともに増加することがわかります。

要約(オリジナル)

We present a multifractal artificial terrain generation method that uses the 3D Weierstrass-Mandelbrot function to control roughness. By varying the fractal dimension used in terrain generation across three different values, we generate 60 unique off-road terrains. We use gradient maps to categorize the roughness of each terrain, consisting of low-, semi-, and high-roughness areas. To test how the fractal dimension affects the difficulty of vehicle traversals, we measure the success rates, vertical accelerations, pitch and roll rates, and traversal times of an autonomous ground vehicle traversing 20 randomized straight-line paths in each terrain. As we increase the fractal dimension from 2.3 to 2.45 and from 2.45 to 2.6, we find that the median area of low-roughness terrain decreases 13.8% and 7.16%, the median area of semi-rough terrain increases 11.7% and 5.63%, and the median area of high-roughness terrain increases 1.54% and 3.33%, all respectively. We find that the median success rate of the vehicle decreases 22.5% and 25% as the fractal dimension increases from 2.3 to 2.45 and from 2.45 to 2.6, respectively. Successful traversal results show that the median root-mean-squared vertical accelerations, median root-mean-squared pitch and roll rates, and median traversal times all increase with the fractal dimension.

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