Unmanned aircraft systems (UAS) are being increasingly adopted for various applications. The risk UAS poses to people and property must be kept to acceptable levels. This paper proposes risk-aware contingency management autonomy to prevent an accident in the event of component malfunction, specifically propulsion unit failure and/or battery degradation. The proposed autonomy is modeled as a Markov Decision Process (MDP) whose solution is a contingency management policy that appropriately executes emergency landing, flight termination or continuation of planned flight actions. Motivated by the potential for errors in fault/failure indicators, partial observability of the MDP state space is investigated. The performance of optimal policies is analyzed over varying observability conditions in a high-fidelity simulator. Results indicate that both partially observable MDP (POMDP) and maximum a posteriori MDP policies performed similarly over different state observability criteria, given the nearly deterministic state transition model.


翻译:摘要:无人机系统(UAS)在各个应用领域得到越来越广泛的应用。UAS对人和财产构成的风险必须保持在可接受的水平。本文提出了风险感知的应急管理自主性,以防止组件故障导致事故,特别是推进单元故障和/或电池衰减。所提出的自主性被建模为一个马尔可夫决策过程(MDP),其解决方案是一个执行紧急着陆、飞行终止或计划飞行继续的应急管理策略。基于故障指示器中的潜在误差和部分可观察到的MDP状态空间进行了研究。在高保真仿真器中,分析了最优策略在不同的可观测条件下的表现。结果表明,在几乎确定的状态转换模型下,部分可观察的MDP(POMDP)和最大后验MDP策略在不同状态可观察标准下表现相似。

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