FlightForge: Advancing UAV Research with Procedural Generation of High-Fidelity Simulation and Integrated Autonomy

要約

ロボットシミュレーターは、特に非白黒の航空機（UAV）の領域で、自律システムの開発とテストに重要な役割を果たします。
ただし、既存のシミュレーターは、多くの場合、高レベルの自律性を欠いており、未知の環境での自律ナビゲーションなどの複雑なタスクへの即時の適用性を妨げています。
この制限は、現実的な物理学、フォトリアリックなレンダリング、多様なセンサーのモダリティを単一のシミュレーション環境に統合するという課題に由来しています。
同時に、既存のフォトリアリスティックなUAVシミュレーターは、環境サイズが限られている主に手作りの環境を使用しており、長距離ミッションのテストを防ぎます。
これにより、既存のシミュレーターの使用は、制御や衝突回避などの低レベルのタスクのみに制限されます。
この目的のために、新しいFlightforge UAVオープンソースシミュレーターを提案します。
FlightForgeは、高度なレンダリング機能、多様な制御モダリティ、そして何よりも、環境の手続き上の生成を提供します。
さらに、シミュレーターは、散らかった未知の環境で長距離飛行が可能な完全に自律的なUAVシステムと既に統合されています。
重要な革新は、新しい手続き環境生成と、シミュレーション環境への高レベルの自律性のシームレスな統合にあります。
実験結果は、既存のシミュレーターと比較して優れたセンサーレンダリング機能と、ほぼ無限環境での自律ナビゲーションの能力を示しています。

要約(オリジナル)

Robotic simulators play a crucial role in the development and testing of autonomous systems, particularly in the realm of Uncrewed Aerial Vehicles (UAV). However, existing simulators often lack high-level autonomy, hindering their immediate applicability to complex tasks such as autonomous navigation in unknown environments. This limitation stems from the challenge of integrating realistic physics, photorealistic rendering, and diverse sensor modalities into a single simulation environment. At the same time, the existing photorealistic UAV simulators use mostly hand-crafted environments with limited environment sizes, which prevents the testing of long-range missions. This restricts the usage of existing simulators to only low-level tasks such as control and collision avoidance. To this end, we propose the novel FlightForge UAV open-source simulator. FlightForge offers advanced rendering capabilities, diverse control modalities, and, foremost, procedural generation of environments. Moreover, the simulator is already integrated with a fully autonomous UAV system capable of long-range flights in cluttered unknown environments. The key innovation lies in novel procedural environment generation and seamless integration of high-level autonomy into the simulation environment. Experimental results demonstrate superior sensor rendering capability compared to existing simulators, and also the ability of autonomous navigation in almost infinite environments.

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