Autonomous drone racing pushes the boundaries of high-speed motion planning and multi-agent strategic decision-making. Success in this domain requires drones not only to navigate at their limits but also to anticipate and counteract competitors' actions. In this paper, we study a fundamental question that arises in this domain: how deeply should an agent strategize before taking an action? To this end, we compare two planning paradigms: the Model Predictive Game (MPG), which finds interaction-aware strategies at the expense of longer computation times, and contouring Model Predictive Control (MPC), which computes strategies rapidly but does not reason about interactions. We perform extensive experiments to study this trade-off, revealing that MPG outperforms MPC at moderate velocities but loses its advantage at higher speeds due to latency. To address this shortcoming, we propose a Learned Model Predictive Game (LMPG) approach that amortizes model predictive gameplay to reduce latency. In both simulation and hardware experiments, we benchmark our approach against MPG and MPC in head-to-head races, finding that LMPG outperforms both baselines.


翻译:自主无人机竞速技术不断挑战高速运动规划与多智能体策略决策的极限。在这一领域取得成功不仅要求无人机以极限状态飞行,还需预测并应对竞争对手的行为。本文研究该领域的一个基本问题:智能体在采取行动前应进行多深层次的策略规划?为此,我们比较了两种规划范式:模型预测博弈(MPG)——以更长的计算时间为代价获取交互感知策略,以及轮廓模型预测控制(MPC)——快速计算策略但不对交互进行推理。我们通过大量实验研究这种权衡关系,发现MPG在中等速度下优于MPC,但在更高速度下因延迟而丧失优势。为克服这一缺陷,我们提出学习型模型预测博弈(LMPG)方法,通过分摊模型预测博弈的计算成本来降低延迟。在仿真与硬件实验中,我们将该方法与MPG和MPC在直接对抗竞速中进行基准测试,结果表明LMPG优于两种基线方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

《基于分层多智能体强化学习的逼真空战协同策略》
专知会员服务
38+阅读 · 2025年10月30日
基于强化学习的无人机集群对抗策略推演仿真
专知会员服务
69+阅读 · 2024年4月14日
无人飞行器自主决策与规划技术综述
专知会员服务
44+阅读 · 2024年3月11日
基于多智能体博弈强化学习的无人机智能攻击策略生成模型
基于态势演化博弈的无人机集群动态攻防
专知会员服务
98+阅读 · 2023年9月3日
面向任务的无人机集群自主决策技术
专知会员服务
189+阅读 · 2023年4月15日
面向多智能体博弈对抗的对手建模框架
专知
18+阅读 · 2022年9月28日
自动驾驶技术解读——自动驾驶汽车决策控制系统
智能交通技术
30+阅读 · 2019年7月7日
无人机蜂群作战技术与多智能体系统理论
无人机
41+阅读 · 2019年1月27日
智能无人作战系统的发展
科技导报
36+阅读 · 2018年6月29日
智能无人机集群技术概述
无人机
44+阅读 · 2018年2月28日
【无人机】无人机的自主与智能控制
产业智能官
53+阅读 · 2017年11月27日
无人机飞行控制方法概述
无人机
12+阅读 · 2017年10月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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
26+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
17+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
26+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
20+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2010年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员