Safe Reinforcement Learning for Automated Vehicles via Online Reachability Analysis

可达性 强化学习 计算机科学 在线学习 人工智能 人机交互 机器学习 万维网 理论计算机科学
作者
Xiao Wang,Matthias Althoff
出处
期刊:IEEE transactions on intelligent vehicles [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-15 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tiv.2023.3344226
摘要

Ensuring safe and capable motion planning is paramount for automated vehicles. Traditional methods are limited in their ability to handle complex and unpredictable traffic situations. Model-free reinforcement learning (RL) addresses this challenge by generalizing across different traffic situations without requiring explicit knowledge of all possible outcomes. However, it also poses challenges due to its inherent lack of safety guarantees. To bridge this gap, we integrate online reachability analysis into model-free RL to provide real-time safety guarantees. Reachability analysis helps to identify unsafe states and actions, enabling provably safe decision-making in automated vehicles. We evaluate the effectiveness of our approach through extensive numerical experiments. Our results demonstrate that we can efficiently provide safety guarantees without impairing the performance of the learned agent.

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