The problem of multi-robot target tracking asks for actively planning the joint motion of robots to track targets. In this paper, we focus on such target tracking problems in adversarial environments, where attacks or failures may deactivate robots' sensors and communications. In contrast to the previous works that consider no attacks or sensing attacks only, we formalize the first robust multi-robot tracking framework that accounts for any fixed numbers of worst-case sensing and communication attacks. To secure against such attacks, we design the first robust planning algorithm, named Robust Active Target Tracking (RATT), which approximates the communication attacks to equivalent sensing attacks and then optimizes against the approximated and original sensing attacks. We show that RATT provides provable suboptimality bounds on the tracking quality for any non-decreasing objective function. Our analysis utilizes the notations of curvature for set functions introduced in combinatorial optimization. In addition, RATT runs in polynomial time and terminates with the same running time as state-of-the-art algorithms for (non-robust) target tracking. Finally, we evaluate RATT with both qualitative and quantitative simulations across various scenarios. In the evaluations, RATT exhibits a tracking quality that is near-optimal and superior to varying non-robust heuristics. We also demonstrate RATT's superiority and robustness against varying attack models (e.g., worst-case and bounded rational attacks).


翻译:多机器人目标跟踪问题要求积极规划机器人联合运动以跟踪目标。在本文中,我们侧重于对抗性环境中的此类目标跟踪问题,在这些环境中,攻击或失败可能使机器人的传感器和通信失效。与以往不考虑攻击或遥感攻击的工程相比,我们正式确定了第一个强健的多机器人跟踪框架,其中考虑到任何最坏情况检测和通信攻击的固定数量。此外,为了防范此类攻击,我们设计了第一个强有力的规划算法,名为Robust积极目标跟踪(ROTT),它将通信攻击与类似的感知攻击相近,然后优化对近似和原始感知攻击的优化。我们显示,RAT为任何非递减目标功能的跟踪质量提供了可变的亚优性。我们的分析利用曲线标记来计算组合式优化中引入的设定功能。此外,RAT运行多元时间,并终止与最坏的算法算法一样,用于(非破坏性)目标跟踪,然后优化和原始感知性攻击。最后,我们评估RATTAT在跟踪质量和数量上,还展示了各种评估。

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