This paper introduces the correlated arc orienteering problem (CAOP), where the task is to find routes for a team of robots to maximize the collection of rewards associated with features in the environment. These features can be one-dimensional or points in the environment, and can have spatial correlation, i.e., visiting a feature in the environment may provide a portion of the reward associated with a correlated feature. A robot incurs costs as it traverses the environment, and the total cost for its route is limited by a resource constraint such as battery life or operation time. As environments are often large, we permit multiple depots where the robots must start and end their routes. The CAOP generalizes the correlated orienteering problem (COP), where the rewards are only associated with point features, and the arc orienteering problem (AOP), where the rewards are not spatially correlated. We formulate a mixed integer quadratic program (MIQP) that formalizes the problem and gives optimal solutions. However, the problem is NP-hard, and therefore we develop an efficient greedy constructive algorithm. We illustrate the problem with two different applications: informative path planning for methane gas leak detection and coverage of road networks.


翻译:本文介绍了相关的轴向问题( CAOP ), 任务在于为一组机器人寻找路线, 以最大限度地收集与环境特征相关的奖赏。 这些特征可以是一维或环境中的点, 并且可以具有空间相关性, 即访问环境中的某个特征可能提供与关联特征相关的部分奖赏。 机器人在穿越环境时会承担成本, 其路线的总成本受到电池寿命或操作时间等资源制约的限制。 由于环境通常很大, 我们允许多个仓库, 机器人必须在那里开始和结束其路径。 CAOP 概括了相关的定向问题( COP ), 后者只与点特征相关, 以及 弧度问题( APP ), 其奖赏并不在空间上相关。 我们制定了混合整齐的四重线程序( MIQP ), 从而将问题正式化, 并给出最佳解决方案。 然而, 问题非常严重, 因此我们开发了高效的贪婪的建设性算法。 我们用两种不同的应用程序来说明问题: 信息性道路检测气泄漏网络 。

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