Autonomous navigation in unknown environments requires multi-scale spatial understanding that captures geometric details, topological connectivity, and global structure to support high-level decision making under partial observability. Existing approaches struggle to efficiently capture such multi-scale spatial understanding while maintaining low computational cost for real-time navigation. We present MacroNav, a learning-based navigation framework featuring two key components: (1) a lightweight context encoder trained via multi-task self-supervised learning to capture multi-scale, navigation-centric spatial representations; and (2) a reinforcement learning policy that seamlessly integrates these representations with graph-based reasoning for efficient action selection. Extensive experiments demonstrate the context encoder's effective and robust environmental understanding. Real-world deployments further validate MacroNav's effectiveness, yielding significant gains over state-of-the-art navigation methods in both Success Rate (SR) and Success weighted by Path Length (SPL), with superior computational efficiency.


翻译:未知环境中的自主导航需要多尺度空间理解,以捕捉几何细节、拓扑连通性和全局结构,从而在部分可观测条件下支持高层决策。现有方法在保持低计算成本以实现实时导航的同时,难以高效捕获这种多尺度空间理解。我们提出MacroNav,一种基于学习的导航框架,包含两个关键组件:(1)通过多任务自监督学习训练的轻量级上下文编码器,用于捕获以导航为中心的多尺度空间表示;(2)结合这些表示与基于图的推理的强化学习策略,实现高效的动作选择。大量实验证明了上下文编码器有效且鲁棒的环境理解能力。实际部署进一步验证了MacroNav的效果,在成功率(SR)和路径长度加权成功率(SPL)上均显著优于最先进的导航方法,并具有卓越的计算效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

面向多源自主导航的智能学习方法研究
专知会员服务
32+阅读 · 2024年12月15日
【CVPR2024】用于视觉-语言导航的体积环境表示
专知会员服务
19+阅读 · 2024年3月24日
多模态多任务学习新论文
专知
46+阅读 · 2019年2月9日
半监督多任务学习:Semisupervised Multitask Learning
我爱读PAMI
18+阅读 · 2018年4月29日
国家自然科学基金
15+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关基金
国家自然科学基金
15+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
43+阅读 · 2015年12月31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
2+阅读 · 2015年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31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
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员