Multi-agent motion planning (MAMP) is a critical challenge in applications such as connected autonomous vehicles and multi-robot systems. In this paper, we propose a space-time conflict resolution approach for MAMP. We formulate the problem using a novel, flexible sphere-based discretization for trajectories. Our approach leverages a depth-first conflict search strategy to provide the scalability of decoupled approaches while maintaining the computational guarantees of coupled approaches. We compose procedures for evading discretization error and adhering to kinematic constraints in generated solutions. Theoretically, we prove the continuous-time feasibility and formulation-space completeness of our algorithm. Experimentally, we demonstrate that our algorithm matches the performance of the current state of the art with respect to both runtime and solution quality, while expanding upon the abilities of current work through accommodation for both static and dynamic obstacles. We evaluate our algorithm in various unsignalized traffic intersection scenarios using CARLA, an open-source vehicle simulator. Results show significant success rate improvement in spatially constrained settings, involving both connected and non-connected vehicles. Furthermore, we maintain a reasonable suboptimality ratio that scales well among increasingly complex scenarios.


翻译:多智能体运动规划(MAMP)是联网自主驾驶车辆和多机器人系统等应用中的一个关键挑战。本文提出了一种时空冲突解决方法,用于解决MAMP问题。我们使用一种新颖的、灵活的基于球的轨迹离散化方案来表示问题,采用深度优先冲突搜索策略,提高了分离式方法的可扩展性,同时保持了耦合式方法的计算保证。我们设计了规避离散化误差并遵循运动学约束的生成解决方案的程序。在理论上,我们证明了我们算法的连续时间可行性和公式空间的完整性。在实验中,我们在开源车辆模拟器CARLA中使用各种无信号交叉口场景评估了我们的算法。结果显示在空间受限的情况下(涉及连接和非连接车辆),我们的算法在成功率方面有了显著的改进。此外,我们维持了一个合理的亚最优比例,在越来越复杂的场景中具有良好的可伸缩性。

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