An unmanned autonomous vehicle (UAV) is sent on a mission to explore and reconstruct an unknown environment from a series of measurements collected by Bayesian optimization. The success of the mission is judged by the UAV's ability to faithfully reconstruct any anomalous features present in the environment, with emphasis on the extremes (e.g., extreme topographic depressions or abnormal chemical concentrations). We show that the criteria commonly used for determining which locations the UAV should visit are ill-suited for this task. We introduce a number of novel criteria that guide the UAV towards regions of strong anomalies by leveraging previously collected information in a mathematically elegant and computationally tractable manner. We demonstrate superiority of the proposed approach in several applications, including reconstruction of seafloor topography from real-world bathymetry data, as well as tracking of dynamic anomalies. A particularly attractive property of our approach is its ability to overcome adversarial conditions, that is, situations in which prior beliefs about the locations of the extremes are imprecise or erroneous.


翻译:无人驾驶自主飞行器(无人驾驶自主飞行器)的任务是从巴伊西亚优化所收集的一系列测量中探索和重建一个未知的环境,任务的成功取决于无人驾驶飞行器是否有能力忠实地重建环境中存在的任何异常特征,重点是极端现象(如极端地形压抑或异常化学浓度);我们表明,通常用来确定无人驾驶飞行器应访问的地点的标准不适合这项任务;我们引入了一些新标准,指导无人驾驶飞行器以数学优雅和可计算的方式利用先前收集的信息,进入严重异常地区;我们在若干应用中展示了拟议方法的优势,包括从实际测深数据中重建海底地形,以及跟踪动态异常现象;我们的方法的一个特别有吸引力的特性是能够克服对抗性条件,即以前对极端地点的信念不准确或错误。

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