Reinforcement-learning-based path planning for UAVs in intensive obstacle environment

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作者
Miao Guo,Long Teng,Hui Li,Jingliang Sun
标识
DOI:10.1109/cac53003.2021.9727746
摘要

In intensive obstacle environment, the available flying space is narrow, which makes it difficult to generate feasible path for UAVs within limited runtime. In this paper, a Q-learning-based planning algorithm is presented to improve the efficiency of single UAV path planning in intensive obstacle environment. By constructing the space-action state offline learning planning architecture, the proposed method realizes the rapid path planning of UAV, and solves the high time-consuming problem of reinforcement learning online path planning. Considering the time-consuming problem of Q-table re-training, a probabilistic local update mechanism is proposed by updating the Q-value of the states to reduce the high time-consuming of Q-table re-raining and realize the rapid update of Q-table. The probability of Q-value updating is up to the distance to the new obstacle. The closer the state is to the new obstacle, the higher its probability of re-training. Therefore, the flight trajectory can be quickly re-planned when the environment changes. Simulation results show that the proposed Q-learning-based planning algorithm can generate path for UAV from random start position and avoid the obstacles. Compared with the classical A* algorithm, the path planning time based on the trained Q table can be reduced from second to millisecond, which significantly improves the efficiency of path planning.
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