Risk-Aware Planning on Point Clouds

dc.contributor.authorAkuamoah Boateng, Kwasi
dc.contributor.otherTartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkondet
dc.contributor.otherTartu Ülikool. Tehnoloogiainstituutet
dc.date.accessioned2026-04-26T15:35:21Z
dc.date.available2026-04-26T15:35:21Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionOhutu navigeerimine keerukates keskkondades on autonoomsete droonide jaoks oluline väljakutse. Lõputöö tutvustab uudset riskiteadlikku planeerimise raamistikku, mis võimaldab droonidel teha arukamaid ja ohutumaid otsuseid. Raamistiku tuum hõlmab uuenduslikku närvivõrkude ansamblimudelit, mis koosneb punktipilvede töötlemiseks mõeldud PointNetist ja Gaussi jaotusel põhinevatest mitmekihilistest tajuritest (MLP), et pakkuda tõenäosuslikke ennustusi takistuste kauguste ja nendega seotud määramatuste kohta. Koos kiirenduse muutumise juhitud trajektoori mudeliga kasutab süsteem tingimuslikku riski väärtust (CVaR) ja rist-entroopia optimeerimise meetodit riskantsete trajektooride intelligentseks kvantifitseerimiseks ja leevendamiseks. See võimaldab droonil enesekindlalt navigeerida, tasakaalustades optimaalselt missiooni eesmärke ja riski. Simulatsiooni tulemused kinnitavad esitatud raamistiku tõhusust.
dc.description.abstractNavigating complex environments safely is a critical challenge for autonomous drones. This thesis introduces a novel risk-aware planning framework that empowers drones to make smarter, safer decisions. At its core, the framework utilizes an innovative ensemble of neural networks (integrating PointNet, a point cloud processing network, and Gaussian policy-based Multi- Layer Perceptron (MLP) structures) to deliver probabilistic predictions of obstacle distances and their associated uncertainties. Coupled with a jerk-controlled trajectory model, the system leverages Conditional Value-at-Risk (CVaR) and a cross-entropy optimization method to intelligently quantify and mitigate risky trajectories. This allows the drone to confidently navigate by optimally balancing mission objectives against this principled risk measure. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed framework.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10062/120642
dc.language.isoen
dc.publisherTartu Ülikoolet
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Estoniaen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ee/
dc.subjectrisk-aware planning
dc.subjectprobabilistic robotics
dc.subjectneural networks
dc.subjecttrajectory optimization
dc.subjectuncertainty quantification
dc.subjectautonomous navigation
dc.subjectobstacle avoidance, jerk-controlled model
dc.subjectcross-entropy optimization
dc.subjectmotion primitives
dc.subjectsimulation.
dc.subject.othermagistritöödet
dc.titleRisk-Aware Planning on Point Clouds
dc.title.alternativeRiskiteadlik Planeerimine Punktipilvedel
dc.typeThesisen

Failid

Originaal pakett

Nüüd näidatakse 1 - 1 1
Laen...
Pisipilt
Nimi:
Akuamoah Boateng_MSc2025.pdf
Suurus:
4.26 MB
Formaat:
Adobe Portable Document Format