Tactical conflict resolution in urban airspace for unmanned aerial vehicles operations using attention-based deep reinforcement learning

强化学习 无人机 冲突解决 马尔可夫决策过程 计算机科学 空中交通管制 寄主(生物学) 过程(计算) 冲突管理 运筹学 人工智能 马尔可夫过程 航空学 模拟 工程类 航空航天工程 生态学 社会科学 统计 遗传学 数学 社会学 政治学 法学 生物 操作系统
作者
Mingcheng Zhang,Chao Yan,Wei Dai,Xiaojia Xiang,Kin Huat Low
标识
DOI:10.1016/j.geits.2023.100107
摘要

Unmanned aerial vehicles (UAVs) have gained much attention from academic and industrial areas due to the significant number of potential applications in urban airspace. A traffic management system for these UAVs is needed to manage this future traffic. Tactical conflict resolution for unmanned aerial systems (UASs) is an essential piece of the puzzle for the future UAS Traffic Management (UTM), especially in very low-level (VLL) urban airspace. Unlike conflict resolution in higher altitude airspace, the dense high-rise buildings are an essential source of potential conflict to be considered in VLL urban airspace. In this paper, we propose an attention-based deep reinforcement learning approach to solve the tactical conflict resolution problem. Specifically, we formulate this task as a sequential decision-making problem using Markov Decision Process (MDP). The double deep Q network (DDQN) framework is used as a learning framework for the host drone to learn to output conflict-free maneuvers at each time step. We use the attention mechanism to model the individual neighbor's effect on the host drone, endowing the learned conflict resolution policy to be adapted to an arbitrary number of neighboring drones. Lastly, we build a simulation environment with various scenarios covering different types of encounters to evaluate the proposed approach. The simulation results demonstrate that our proposed algorithm provides a reliable solution to minimize secondary conflict counts compared to learning and non-learning-based approaches under different traffic density scenarios.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
做梦完成签到,获得积分10
刚刚
morii发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
liuhanda发布了新的文献求助10
4秒前
7秒前
wx2360ouc完成签到 ,获得积分10
8秒前
史前巨怪完成签到,获得积分10
9秒前
Owen应助shinn采纳,获得10
10秒前
武雨寒发布了新的文献求助10
11秒前
张张完成签到,获得积分10
13秒前
ninini发布了新的文献求助10
14秒前
郝好完成签到 ,获得积分10
14秒前
一言矣完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
Husayn完成签到,获得积分10
17秒前
有米饭没完成签到 ,获得积分10
17秒前
高兴山兰完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
20秒前
大力世界发布了新的文献求助10
22秒前
肉酱完成签到 ,获得积分10
23秒前
23秒前
木子发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
shinn发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
爆米花应助222采纳,获得10
25秒前
小通发布了新的文献求助10
28秒前
小二郎应助yaro采纳,获得10
28秒前
Des完成签到,获得积分10
28秒前
阡陌完成签到 ,获得积分10
28秒前
Jasper应助什么什么哇偶采纳,获得10
29秒前
oo完成签到 ,获得积分10
29秒前
DrYang完成签到,获得积分10
30秒前
SciGPT应助shinn采纳,获得10
31秒前
35秒前
乐观无心完成签到,获得积分10
36秒前
李月月完成签到 ,获得积分10
36秒前
36秒前
37秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3967544
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3512763
关于积分的说明 11165008
捐赠科研通 3247759
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1794027
邀请新用户注册赠送积分活动 874808
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804528