
A Survey of Decision-Theoretic Approaches for Robotic Environmental Monitoring
Die Umweltüberwachung ist ein wichtiger Bereich, der zahlreiche Anwendungen umfasst, darunter die Erforschung der Meere, den Schutz der Tierwelt, die Bewertung von Ökosystemen und die Überwachung der Luftqualität. Das Sammeln genauer und zeitnaher Daten an unzugänglichen Orten und in schwierigen Umgebungen ist für das Verständnis und die Lösung von Umweltproblemen unerlässlich.
Roboter bieten eine vielversprechende Lösung, da sie die Datenerfassung in einem noch nie dagewesenen räumlichen und zeitlichen Maßstab ermöglichen. Sich jedoch ausschließlich auf Teleoperationen zu verlassen, ist unpraktisch und schränkt die Effizienz und Effektivität von Umweltüberwachungsmaßnahmen ein. Autonomie spielt eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, das volle Potenzial von Robotern zu erschließen, die unabhängig und intelligent in komplexen Umgebungen agieren können.
Diese Monographie konzentriert sich auf Probleme der Entscheidungsfindung auf hoher Ebene bei autonomen Umweltüberwachungsrobotern. Die Entscheidungsfindung auf hohem Niveau beinhaltet strategische Planung und Koordination zur Optimierung der Datenerfassung.
Die Bewältigung dieser Herausforderungen ermöglicht es Robotern, autonom zu navigieren, zu erkunden und wissenschaftliche Daten in einer Vielzahl von Umweltüberwachungsanwendungen zu sammeln. Die Monographie enthält Darstellungen für verschiedene Umgebungen sowie eine Diskussion über die Verwendung dieser Darstellungen zur Lösung interessanter Aufgaben, wie Lernen, Lokalisierung und Überwachung.
Um die Aufgaben effizient zu erfüllen, berücksichtigen entscheidungstheoretische Optimierungsalgorithmen: (1) von wo aus Messungen durchgeführt werden sollen, (2) welche Aufgaben zugewiesen werden sollen, (3) welche Proben gesammelt werden sollen, (4) wann die Proben gesammelt werden sollen, (5) wie die Umgebung erlernt werden soll und (6) mit wem kommuniziert werden soll. Abschließend werden die Herausforderungen und Möglichkeiten der robotergestützten Umweltüberwachung dargestellt.