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Multi-agent exploration of spatial dynamical processes under sparsity constraints

Wiedemann, Thomas und Manss, Christoph und Shutin, Dmitriy (2017) Multi-agent exploration of spatial dynamical processes under sparsity constraints. Autonomous Agents and Multi-Agent Systems. Springer. doi: 10.1007/s10458-017-9375-7. ISSN 1387-2532.

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Kurzfassung

This paper addresses the development of an efficient information gathering and exploration strategy for robotic missions when a high level of autonomy is expected. A multiagent system is considered, which consists of several mobile sensing platforms with the goal to identify the parameters of a spatio-temporal process modeled by a partial differential equation. Specifically, an exploration of a diffusion process driven by an unknown number of sparsely located sources is considered. A probabilistic approach toward partial differential equations and sparsity constraints modeling with factor graphs is developed and realized by a customized message passing algorithm. The algorithm permits efficient identification of source parameters: the number of sources, their locations and amplitudes. In addition, an exploration strategy to guide the agents to more informative sampling locations is proposed; this accelerates identification of the source parameters. The message passing implementation facilitates efficient distributed implementation, which is of significant advantage with respect to scalability, computational complexity and an implementation in a multi-agent system. The effectiveness of the algorithm is demonstrated using synthetic data in simulations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/113276/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Multi-agent exploration of spatial dynamical processes under sparsity constraints
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wiedemann, ThomasThomas.Wiedemann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Manss, Christophchistoph.manss (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shutin, DmitriyDmitriy.Shutin (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Juli 2017
Erschienen in:Autonomous Agents and Multi-Agent Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s10458-017-9375-7
Verlag:Springer
ISSN:1387-2532
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Multi-agent exploration · Partial differential equation · Factor graph · Sparse Bayesian learning · Message passing
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation und Navigation
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KN - Kommunikation und Navigation
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Navigation 4.0 (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Nachrichtensysteme
Hinterlegt von: Wiedemann, Thomas
Hinterlegt am:08 Aug 2017 11:59
Letzte Änderung:02 Nov 2023 13:32

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