Traditional visual navigation methods of micro aerial vehicle (MAV) usually calculate a passable path that satisfies the constraints depending on a prior map. However, these methods have issues such as high demand for computing resources and poor robustness in face of unfamiliar environments. Aiming to solve the above problems, we propose a neuromorphic reinforcement learning method (Neuro-Planner) that combines spiking neural network (SNN) and deep reinforcement learning (DRL) to realize MAV 3D visual navigation with depth camera. Specifically, we design spiking actor network based on two-state LIF (TS-LIF) neurons and its encoding-decoding schemes for efficient inference. Then our improved hybrid deep deterministic policy gradient (HDDPG) and TS-LIF-based spatio-temporal back propagation (STBP) algorithms are used as the training framework for actor-critic network architecture. To verify the effectiveness of the proposed Neuro-Planner, we carry out detailed comparison experiments with various SNN training algorithm (STBP, BPTT and SLAYER) in the software-in-the-loop (SITL) simulation framework. The navigation success rate of our HDDPG-STBP is 4.3\% and 5.3\% higher than that of the original DDPG in the two evaluation environments. To the best of our knowledge, this is the first work combining neuromorphic computing and deep reinforcement learning for MAV 3D visual navigation task.


翻译:微型航空飞行器(MAV)的传统视觉导航方法通常计算出一种满足取决于先前地图的限制条件的可传递路径,然而,这些方法存在问题,例如对计算资源的需求高,面对不熟悉的环境,对计算资源缺乏强力等问题。为了解决上述问题,我们建议采用神经形态强化学习方法(Neuro-Planner),结合神经神经网络(SNN)和深度强化学习(DRL),以利用深相相机实现MAV 3D视觉导航。具体地说,我们设计基于两州LIF神经神经元及其编码解码计划来有效推断的行为者网络。然后,我们改进了混合的深度确定性政策梯度(HDDPG)和基于TS-LIF-时空反向传播(STBP)的测算法(NUNML)结合了演员-CRPER的训练框架。为了核实拟议的NU-PER-P(ST,BT和SYERD)各种S-D的高级直观导航算法(ST-BG-L)的首期测试框架和MLD-DDARC-S-L),这是在软件-BG-S-S-S-IG-S-S-S-S-S-IG-S-S-S-S-S-S-IBT-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-IBT-S-S-IBT-SBT-IG-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-IBT-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-IBT-S-IG-S-S-S-IG-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S

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