This paper presents a new Metacognitive Decision Making (MDM) framework inspired by human-like metacognitive principles. The MDM framework is incorporated in unmanned aerial vehicles (UAVs) deployed for decentralized stochastic search without communication for detecting stationary targets (fixed/sudden pop-up) and dynamic targets. The UAVs are equipped with multiple sensors (varying sensing capability) and search for targets in a largely unknown area. The MDM framework consists of a metacognitive component and a self-cognitive component. The metacognitive component helps to self-regulate the search with multiple sensors addressing the issues of "which-sensor-to-use", "when-to-switch-sensor", and "how-to-search". Each sensor possesses inverse characteristics for the sensing attributes like sensing range and accuracy. Based on the information gathered by multiple sensors carried by each UAV, the self-cognitive component regulates different levels of stochastic search and switching levels for effective searching. The lower levels of search aim to localize the search space for the possible presence of a target (detection) with different sensors. The highest level of a search exploits the search space for target confirmation using the sensor with the highest accuracy among all sensors. The performance of the MDM framework with two sensors having low accuracy with wide range sensor for detection and increased accuracy with low range sensor for confirmation is evaluated through Monte-Carlo simulations and compared with six multi-UAV stochastic search algorithms (three self-cognitive searches and three self and social-cognitive based search). The results indicate that the MDM framework is efficient in detecting and confirming targets in an unknown environment.


翻译:本文提出了一种受人类元认知原理启发的全新元认知决策框架。该框架被集成于无人机中,用于无需通信的分散随机搜索,以探测静态目标(固定/突然出现的突发目标)和动态目标。无人机配备多种传感器(具有不同的感知能力),并在大范围未知区域中搜索目标。MDM框架由元认知组件和自我认知组件构成。元认知组件通过传感器选择、切换时机及搜索策略三个环节实现多传感器搜索的自我调节。每种传感器在感知范围和精度等属性上呈现反向特性。基于各无人机搭载的多传感器采集的信息,自我认知组件可调节随机搜索的不同层级及切换级别,从而实现高效搜索。低层级搜索旨在利用不同传感器定位可能存在的目标区域(探测),而最高层级搜索则利用所有传感器中精度最高的传感器在搜索空间内进行目标确认。通过蒙特卡洛仿真,评估了采用两种传感器(低精度宽范围传感器用于探测、高精度窄范围传感器用于确认)的MDM框架性能,并与六种多无人机随机搜索算法(三种基于自我认知的搜索和三种基于自我与社会认知的搜索)进行对比。结果表明,MDM框架在未知环境中能够高效完成目标探测与确认。

0
下载
关闭预览

相关内容

MDM会议旨在寻找移动计算和数据管理领域寻求原始研究贡献,移动数据驱动的创新应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/conf/mdm/
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
A Multi-Objective Deep Reinforcement Learning Framework
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
2+阅读 · 6月26日
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
0+阅读 · 6月26日
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
11+阅读 · 6月26日
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 6月26日
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员