This paper addresses a generalization of the well known multi-agent path finding (MAPF) problem that optimizes multiple conflicting objectives simultaneously such as travel time and path risk. This generalization, referred to as multi-objective MAPF (MOMAPF), arises in several applications ranging from hazardous material transportation to construction site planning. In this paper, we present a new multi-objective conflict-based search (MO-CBS) approach that relies on a novel multi-objective safe interval path planning (MO-SIPP) algorithm for its low-level search. We first develop the MO-SIPP algorithm, show its properties and then embed it in MO-CBS. We present extensive numerical results to show that (1) there is an order of magnitude improvement in the average low level search time, and (2) a significant improvement in the success rates of finding the Pareto-optimal front can be obtained using the proposed approach in comparison with the state of the art. Finally, we also provide a case study to demonstrate the potential application of the proposed algorithms for construction site planning.


翻译:本文论述对众所周知的多试剂路径发现(MAPF)问题的一般化,它同时优化了旅行时间和路径风险等多重相互冲突的目标。这种一般化,称为多目标MAPF(MOMAPF),产生于从危险材料运输到建筑工地规划等多种应用中。在本论文中,我们提出了一个新的多目标冲突搜索(MO-CBS)方法,该方法依靠新的多目标安全通道规划(MO-SIPP)算法进行低水平搜索。我们首先开发MO-SIP算法,显示其特性,然后将其嵌入MO-CBS。我们提出了广泛的数字结果,以表明:(1) 平均低水平的搜索时间在数量上有一定的改进,(2) 利用拟议的方法与技术现状进行比较,可以大大改进寻找Pareto-最优化前沿的成功率。最后,我们还提供案例研究,以证明拟议算法在建设工地规划方面的潜在应用。

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