We consider the problem of adaptively monitoring a wildfire front using a mobile agent (e.g., a drone), whose trajectory determines where sensor data is collected and thus influences the accuracy of fire propagation estimation. This is a challenging problem, as the stochastic nature of wildfire evolution requires the seamless integration of sensing, estimation, and control, often treated separately in existing methods. State-of-the-art methods either impose linear-Gaussian assumptions to establish optimality or rely on approximations and heuristics, often without providing explicit performance guarantees. To address these limitations, we formulate the fire front monitoring task as a stochastic optimal control problem that integrates sensing, estimation, and control. We derive an optimal recursive Bayesian estimator for a class of stochastic nonlinear elliptical-growth fire front models. Subsequently, we transform the resulting nonlinear stochastic control problem into a finite-horizon Markov decision process and design an information-seeking predictive control law obtained via a lower confidence bound-based adaptive search algorithm with asymptotic convergence to the optimal policy.


翻译:本文研究利用移动智能体(如无人机)自适应监测野火火锋的问题,其飞行轨迹决定了传感器数据的采集位置,从而影响火势传播估计的精度。该问题具有挑战性,因为野火演化的随机性要求实现感知、估计与控制的无缝集成,而现有方法往往将三者割裂处理。当前最先进的方法要么强加线性高斯假设以建立最优性,要么依赖近似与启发式策略,通常无法提供明确的性能保证。为克服这些局限,我们将火锋监测任务形式化为一个集成感知、估计与控制的随机最优控制问题。针对一类随机非线性椭圆增长火锋模型,我们推导出最优递归贝叶斯估计器。随后,将所得非线性随机控制问题转化为有限时域马尔可夫决策过程,并通过基于置信下界的自适应搜索算法设计信息寻求预测控制律,该算法能以渐近收敛方式逼近最优策略。

0
下载
关闭预览

相关内容

自动驾驶中的轨迹预测大型基础模型:全面综述
专知会员服务
16+阅读 · 2025年9月18日
遥感智能信息处理的发展及技术前景
专知会员服务
28+阅读 · 2023年8月5日
编辑推荐 | 红外弱小目标检测算法综述
中国图象图形学报
21+阅读 · 2020年10月12日
封面故事 | 从传统到深度:火灾烟雾识别综述
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年12月30日
【泡泡图灵智库】Detect-SLAM:目标检测和SLAM相互收益
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月28日
网络安全态势感知
计算机与网络安全
26+阅读 · 2018年10月14日
边缘计算应用:传感数据异常实时检测算法
计算机研究与发展
11+阅读 · 2018年4月10日
网络安全态势感知浅析
计算机与网络安全
18+阅读 · 2017年10月13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
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
1+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+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
VIP会员
相关VIP内容
自动驾驶中的轨迹预测大型基础模型:全面综述
专知会员服务
16+阅读 · 2025年9月18日
遥感智能信息处理的发展及技术前景
专知会员服务
28+阅读 · 2023年8月5日
相关资讯
编辑推荐 | 红外弱小目标检测算法综述
中国图象图形学报
21+阅读 · 2020年10月12日
封面故事 | 从传统到深度:火灾烟雾识别综述
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年12月30日
【泡泡图灵智库】Detect-SLAM:目标检测和SLAM相互收益
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月28日
网络安全态势感知
计算机与网络安全
26+阅读 · 2018年10月14日
边缘计算应用:传感数据异常实时检测算法
计算机研究与发展
11+阅读 · 2018年4月10日
网络安全态势感知浅析
计算机与网络安全
18+阅读 · 2017年10月13日
无人机飞行控制方法概述
无人机
12+阅读 · 2017年10月7日
相关基金
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
1+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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
21+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员