A deep reinforcement learning-based multi-agent area coverage control for smart agriculture

巡逻 强化学习 人工智能 计算机科学 农业 机器人 机器人学 任务(项目管理) 卷积神经网络 领域(数学) 深度学习 实时计算 农业工程 机器学习 工程类 数学 地理 考古 系统工程 纯数学
作者
Ahmad Din,Muhammed Yousoof Ismail,Babar Shah,Mohammad Babar,Farman Ali,Siddique Ullah Baig
出处
期刊:Computers & Electrical Engineering [Elsevier BV]
卷期号:101: 108089-108089 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.compeleceng.2022.108089
摘要

Precision agriculture (PA) is a collage of strategies and technologies to optimize operations and decisions in farms by using spatial and temporal variabilities in yield, crops, and soil within an agricultural plot. It is a data-driven technique, therefore, selective treatment of crops and soil, and managing variabilities using robots and smart sensors is the next improvement in PA. In this paper, it is modeled as a multi-agent patrolling problem, where robots visit subregions that required immediate attention in the agricultural field. Furthermore, for area coverage / patrolling task in the agricultural plot, a centralized Convolutional Neural Network (CNN) based Dual Deep Q-learning (DDQN) is proposed. A customized reward function is designed, which rewards worth-visiting idle regions, and punishes undesirable actions. A proposed algorithm has been compared with various algorithms including individual Q-learning (IRL), uniform coverage (UC), and Behavior-Based Robotics coverage (BBR) for different scenarios in the agricultural plots.

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