모델 예측 제어를 이용한 다중 에이전트의 충돌 회피 경로 계획

Abstract

본 논문에서는 다수의 무인 이동체가 충돌하지 않고 목표 임무 영역으로 안전하게 이동하기 위한 경로 계획 문제를 다루었다. 안전한 경로 계획을 위해 새롭게 탐지된 장애물 정보를 반영한 실시간 재계획이 필수적이다. 이를 위해 자율 주행 구현을 위해 널리 사용되는 모델 예측 제어를 활용한다. 각 무인 이동체는 MPC 기반 경로 계획을 수행하며 실시간 재계획으로 장애물 회피를 수행한다. 장애물 회피를 위해 추가적인 구속 조건을 부여하는 대신, 퍼텐셜 필드에 기반한 기준 궤적을 따르도록 하였다. 에이전트 상호간 충돌 회피 조건은 서로의 예측 경로가 겹쳐지는 경우에만 활성화 된다. 모델 예측 제어의 재귀적 Feasibility와 안정성을 보장하도록 불변 집합을 이용한 구속조건을 부여하였다. 제안한 알고리즘을 여러 시뮬레이션 환경에서 시험하였고, 실시간 적용이 가능함을 확인하였다.