Boundary-RRT* Algorithm for Drone Collision Avoidance and Interleaved Path Re-planning

Je-Kwan Park; 정태명

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자료유형: 학술저널

저자정보: Je-Kwan Park (Sungkyunkwan University) 정태명 (성균관대학교)

저널정보: 한국정보처리학회 JIPS(Journal of Information Processing Systems) JIPS(Journal of Information Processing Systems) 제16권 제6호

발행연도: 2020.1

수록면: 1,324 - 1,342 (19page)

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Various modified algorithms of rapidly-exploring random tree (RRT) have been previously proposed. However, compared to the RRT algorithm for collision avoidance with global and static obstacles, it is not easyto find a collision avoidance and local path re-planning algorithm for dynamic obstacles based on the RRTalgorithm. In this study, we propose boundary-RRT*, a novel-algorithm that can be applied to aerial vehiclesfor collision avoidance and path re-planning in a three-dimensional environment. The algorithm not onlybounds the configuration space, but it also includes an implicit bias for the bounded configuration space. Therefore, it can create a path with a natural curvature without defining a bias function. Furthermore, theexploring space is reduced to a half-torus by combining it with simple right-of-way rules. When defining thedistance as a cost, the proposed algorithm through numerical analysis shows that the standard deviation (σ)approaches 0 as the number of samples per unit time increases and the length of epsilon ε (maximum length ofan edge in the tree) decreases. This means that a stable waypoint list can be generated using the proposedalgorithm. Therefore, by increasing real-time performance through simple calculation and the boundary of theconfiguration space, the algorithm proved to be suitable for collision avoidance of aerial vehicles and replanningof local paths.

#Collision Avoidance #Drone #Global Path Planning #Local Path Planning #Planner #Rapidly-exploring Random Tree (RRT) #RRT* (RRT star) #Torus #Unmanned Aerial Vehicle (UAV) #Velocity Obstacle

참고문헌 (30)

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P. Fiorini / 1998 / Motion planning in dynamic environments using velocity obstacles / The International Journal of Robotics Research 17(7):760~772

J. A. Douthwaite / 2019 / Velocity obstacle approaches for multi-agent collision avoidance / Unmanned Systems 7(1):55~64

Y. I. Jenie / 2016 / Three-dimensional velocity obstacle method for uncoordinated avoidance maneuvers of unmanned aerial vehicles / Journal of Guidance, Control, and Dynamics 39(10):2312~2323

X. Yang / 2018 / Obstacle avoidance method of three-dimensional obstacle spherical cap / Journal of Systems Engineering and Electronics 29(5):1058~1068

박현상 / 2013 / 분할된 RRT 공간을 이용한 Simulink/Stateflow모델 테스트케이스 생성 / 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 2(7):471~478

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주요연구분야 공학 > 컴퓨터학

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