Receding Horizon Multi-Agent Deceptive Path Planner

TL;DR

递进视界多智能体欺骗路径规划器利用Boltzmann分布实现动态欺骗。

eess.SY 🔴 高级 2026-05-14 75 次浏览
Xubin Fang Brian M. Sadler Rick S. Blum
路径规划 多智能体 动态欺骗 Boltzmann分布 在线适应

核心发现

方法论

本文提出了一种递进视界欺骗路径规划框架,利用Boltzmann分布计算短视界候选轨迹。通过用户定义的成本函数,该框架生成平衡最优路径和欺骗偏离的随机策略。策略局部更新,无需训练,支持在线适应目标和约束变化。

关键结果

  • 实验表明,该方法在保持欺骗的同时适应环境和约束更新,避免了全视界方法所需的重新计算,支持通过少量参数进行直观调节。
  • 在375×375网格上进行500次蒙特卡洛试验,结果显示路径选择的灵活性和动态适应性。
  • 多智能体场景中,框架有效处理了复杂的耦合成本,展示了其在不同场景下的广泛适用性。

研究意义

该研究在学术界和工业界具有重要意义,解决了长期以来的路径规划问题,尤其是在竞争环境中的资源分配和人机交互中。通过动态欺骗策略,增强了自主系统在复杂环境中的适应能力。

技术贡献

技术贡献包括提出了一种简单的DPP框架,支持实时适应动态环境和约束变化,采用基于Boltzmann分布的灵活本地策略设计,支持多智能体场景中的耦合成本调节。

新颖性

该方法首次将Boltzmann分布应用于多智能体动态欺骗路径规划,与现有单智能体静态方法相比,提供了更高的灵活性和适应性。

局限性

  • 在高度动态或不确定的环境中,欺骗策略可能失效,因为环境变化速度超过了算法的适应能力。
  • 算法在多智能体场景中可能面临计算复杂度的挑战。

未来方向

未来研究方向包括扩展框架以支持更复杂的环境动态,探索更多的耦合成本形式,以及提高算法的计算效率。

AI 总览摘要

欺骗路径规划是自主代理在观察者面前隐藏真实目标的一种策略。现有方法主要解决单智能体的全视界优化问题,在线重计算成本高且难以扩展。本文提出了一种统一框架,利用Boltzmann分布计算短视界候选轨迹,生成平衡最优路径和欺骗偏离的随机策略。策略局部更新,无需训练,支持在线适应目标和约束变化。实验表明,该方法在保持欺骗的同时适应环境和约束更新,避免了全视界方法所需的重新计算,支持通过少量参数进行直观调节。该研究在学术界和工业界具有重要意义,解决了长期以来的路径规划问题,尤其是在竞争环境中的资源分配和人机交互中。未来研究方向包括扩展框架以支持更复杂的环境动态,探索更多的耦合成本形式,以及提高算法的计算效率。

深度分析

研究背景

路径规划是多智能体协调和控制的基础。欺骗路径规划在对抗性场景中尤为重要,观察者可能试图预测智能体的目标。现有研究主要集中在单智能体的静态环境中,难以扩展到多智能体场景。

核心问题

欺骗路径规划的核心问题是如何在动态环境中有效地隐藏智能体的真实目标。现有方法在环境变化时需要重新规划,难以适应动态变化。

核心创新

本文提出的递进视界欺骗路径规划框架,通过Boltzmann分布计算短视界候选轨迹,支持多智能体场景中的耦合成本调节。策略局部更新,无需训练。

方法详解

  • �� 使用Boltzmann分布计算短视界候选轨迹
  • �� 用户定义的成本函数捕捉欺骗、资源和平滑性
  • �� 策略局部更新,无需训练
  • �� 支持在线适应目标和约束变化

实验设计

实验在375×375网格上进行500次蒙特卡洛试验,验证了路径选择的灵活性和动态适应性。多智能体场景中,框架有效处理了复杂的耦合成本。

结果分析

实验结果显示,该方法在保持欺骗的同时适应环境和约束更新,避免了全视界方法所需的重新计算,支持通过少量参数进行直观调节。

应用场景

该方法适用于资源分配、人机交互和自主物流等竞争环境中,增强了自主系统在复杂环境中的适应能力。

局限与展望

在高度动态或不确定的环境中,欺骗策略可能失效。算法在多智能体场景中可能面临计算复杂度的挑战。

通俗解读 非专业人士也能看懂

想象你在一个迷宫中,试图找到出口,但不想让旁边的人知道你要去哪里。你可以选择一条看似通向错误出口的路径,但实际上最终会到达正确的出口。这就是欺骗路径规划的核心思想。通过这种方法,你可以在不被察觉的情况下达到目标,同时适应迷宫中的变化。

简单解释 像给14岁少年讲一样

想象你在玩一个游戏,目标是找到隐藏的宝藏,但不想让其他玩家知道你的目标。你可以选择一条看似错误的路径,但实际上最终会到达宝藏。这就是欺骗路径规划的核心思想。通过这种方法,你可以在不被察觉的情况下达到目标,同时适应游戏中的变化。

术语表

Boltzmann分布 (Boltzmann Distribution)

一种概率分布,用于描述系统状态的概率。

用于计算候选轨迹的概率分布。

递进视界 (Receding Horizon)

一种动态规划方法,逐步更新规划视界。

用于动态适应环境变化。

欺骗路径规划 (Deceptive Path Planning)

一种路径规划策略,隐藏智能体的真实目标。

用于对抗性场景中的路径规划。

多智能体系统 (Multi-Agent Systems)

由多个智能体组成的系统,协同完成任务。

研究中的核心场景。

耦合成本 (Coupled Costs)

多个智能体之间的相互影响成本。

用于多智能体场景中的成本调节。

开放问题 这项研究留下的未解疑问

  • 1 如何在高度动态环境中提高欺骗策略的适应能力?
  • 2 如何降低多智能体场景中的计算复杂度?

应用场景

近期应用

自主物流

在竞争环境中优化路径规划,增强物流系统的适应性。

远期愿景

智能交通系统

通过动态欺骗策略提高交通系统的效率和安全性。

原文摘要

Deceptive path planning enables autonomous agents to obscure their true goals from observers by deviating from an expected optimal path. Prior work largely solves full-horizon, end-to-end optimization for single agents, which is expensive to recompute online and difficult to scale or adapt en route. We propose a unified framework for deceptive path planning using a Boltzmann distribution, computing over short-horizon candidate trajectories within a receding-horizon loop. By param- By iterating a user-defined cost that captures deception, resources, and smoothness, and optionally includes coupling terms between agents, the framework yields stochastic policies that balance the tradeoff between optimal paths and deceptive deviation. Policies are updated locally and do not require training. The level of deception and adherence to constraints can be dynamically tuned, enabling online adaptation to changes in goals and constraints such as obstacles. This step-by-step tuning opens the door to new forms of dynamic deception. Simulation studies demonstrate the flexibility of our approach, maintaining deception while adapting to environmental and constraint updates, avoiding the recomputation required by full-horizon methods, and supporting intuitive tuning via a small set of parameters

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