In this paper, we formulate and solve the intermittent deployment problem, which yields strategies that couple \emph{when} heterogeneous robots should sense an environmental process, with where a deployed team should sense in the environment. As a motivation, suppose that a spatiotemporal process is slowly evolving and must be monitored by a multi-robot team, e.g., unmanned aerial vehicles monitoring pasturelands in a precision agriculture context. In such a case, an intermittent deployment strategy is necessary as persistent deployment or monitoring is not cost-efficient for a slowly evolving process. At the same time, the problem of where to sense once deployed must be solved as process observations yield useful feedback for determining effective future deployment and monitoring decisions. In this context, we model the environmental process to be monitored as a spatiotemporal Gaussian process with mutual information as a criterion to measure our understanding of the environment. To make the sensing resource-efficient, we demonstrate how to use matroid constraints to impose a diverse set of homogeneous and heterogeneous constraints. In addition, to reflect the cost-sensitive nature of real-world applications, we apply budgets on the cost of deployed heterogeneous robot teams. To solve the resulting problem, we exploit the theories of submodular optimization and matroids and present a greedy algorithm with bounds on sub-optimality. Finally, Monte Carlo simulations demonstrate the correctness of the proposed method.


翻译:在本文中,我们制定和解决间歇部署问题,因为间歇部署问题产生战略,使多式机器人能够感受到环境过程,而多式机器人则能够感觉到环境过程,而部署的团队在环境中应该感觉到环境过程。作为一种动力,我们设想一个时空过程正在缓慢地演变,必须由一个多式机器人团队来监测,例如无人驾驶飞行器在精确的农业环境中监测牧场。在这种情况下,必须制定间歇部署战略,因为持续部署或监测对于一个缓慢的演变过程不是成本效益高的。与此同时,一旦部署到哪里,就必须解决感知问题,因为程序观测能够产生有用的反馈,从而确定一个有效的未来部署和监测决定。在这方面,我们把环境过程作为监测的时空过程模型,以相互信息作为衡量我们对环境认识的标准。为了使遥感资源效率高,我们证明如何使用机身限制来强加一套多样的单一和混杂的制约。此外,为了反映现实应用的成本敏感性,我们把预算用于部署的混合型机器人团队的成本。最后,我们用一个成熟的模型和模型模型来解决由此导致的机极型模型的模拟问题。

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