Vision-based Autonomous UAV Navigation Through GPS-Denied Narrow Passages using Deep Reinforcement Learning
سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 27
فایل این مقاله در 18 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_JECEI-14-1_006
تاریخ نمایه سازی: 15 بهمن 1404
چکیده مقاله:
kground and Objectives: Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) face significant challenges in navigating narrow passages within GPS-denied environments due to sensor and computational limitations. While deep reinforcement learning (DRL) has improved navigation, many methods rely on costly sensors like depth cameras or LiDAR. This study addresses these issues using a vision-based DRL framework with a monocular camera for autonomous UAV navigation.Methods: We propose a DRL-based navigation system utilizing Proximal Policy Optimization (PPO). The system processes a stack of grayscale monocular images to capture short-term temporal dependencies, approximating the partially observable environment. A custom reward function encourages trajectory optimization by assigning higher rewards for staying near the passage center while penalizing further distances. The navigation system is evaluated in a ۳D simulation environment under a GPS-denied scenario.Results: The proposed method achieves a high success rate, surpassing ۹۷% in challenging narrow passages. The system demonstrates superior learning efficiency and robust generalization to new configurations compared to baseline methods. Notably, using stacked frames mitigates computational overhead while maintaining policy effectiveness.Conclusion: Our vision-based DRL approach enables autonomous UAV navigation in GPS-denied environments with reduced sensor requirements, offering a cost-effective and efficient solution. The findings highlight the potential of monocular cameras paired with DRL for real-world UAV applications such as search and rescue and infrastructure inspection. Future work will extend the framework to obstacle avoidance and general trajectory planning in dynamic environments.
کلیدواژه ها:
نویسندگان
Mahdi Shahbazi Khojasteh
Faculty of Computer Science and Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
Armin Salimi Badr
Faculty of Computer Science and Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :