Autonomous systems like aircraft and assistive robots often operate in scenarios where guaranteeing safety is critical. Methods like Hamilton-Jacobi reachability can provide guaranteed safe sets and controllers for such systems. However, often these same scenarios have unknown or uncertain environments, system dynamics, or predictions of other agents. As the system is operating, it may learn new knowledge about these uncertainties and should therefore update its safety analysis accordingly. However, work to learn and update safety analysis is limited to small systems of about two dimensions due to the computational complexity of the analysis. In this paper we synthesize several techniques to speed up computation: decomposition, warm-starting, and adaptive grids. Using this new framework we can update safe sets by one or more orders of magnitude faster than prior work, making this technique practical for many realistic systems. We demonstrate our results on simulated 2D and 10D near-hover quadcopters operating in a windy environment.


翻译:诸如飞机和辅助机器人等自主系统往往在保证安全的关键情况下运作。汉密尔顿-Jacobi的可达性等方法可以为这些系统提供有保障的安全套和控制器。然而,这些类似方法往往具有未知或不确定的环境、系统动态或其他物剂的预测。随着该系统的运作,它可能了解关于这些不确定因素的新知识,因此应相应更新其安全分析。然而,由于分析的计算复杂性,学习和更新安全分析的工作仅限于两个层面的小系统。在本文件中,我们综合了加快计算的若干技术:分解、热启动和适应性电网。利用这个新框架,我们可以以一个或一个以上规模的速度更新安全套,使这一技术对许多现实的系统实用化。我们展示了在风环境中运行的模拟 2D 和 10D 近视距孔采样器的结果。

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