Navigationslogik

Navigationslogik bezeichnet die Gesamtheit von Regeln, Modellen und Algorithmen, die darüber entscheiden, wie ein System sich von einem Startpunkt zu einem Ziel in einer Umgebung bewegt. Sie verbindet Wahrnehmung, Weltmodell und Aktionsausführung zu einem geschlossenen Regelkreis, dem Sense-Plan-Act-Loop.

In der Praxis wird Navigationslogik in globale und lokale Navigation unterteilt. Die globale Navigation plant eine grobe Route anhand einer Karten- oder Weltmodell-Datenbasis, während die lokale Navigation sich mit der sicheren Bewegung in der unmittelbaren Umgebung befasst und auf Hindernisse reagiert.

Typische Lösungsansätze umfassen klassische Pfadplanungsverfahren wie A* und Dijkstra, graph-basiertes Suchen, sowie Sampling-basierte Methoden wie RRT oder PRM. Optimierungsbasierte Ansätze suchen glatte Trajektorien, die Beschränkungen erfüllen. Probabilistische und lernbasierte Ansätze, darunter POMDPs und Verstärkendes Lernen, berücksichtigen Unsicherheit und Unvorhersehbarkeit.

Anwendungsgebiete reichen von autonomen Fahrzeugen, mobilen Industrierobotern, Drohnen und Logistikrobotern bis hin zu Navigationsassistenzsystemen in Innenräumen und interaktiven Kartenanwendungen.

Herausforderungen umfassen Lokalisierung und Kartierung (SLAM), dynamische und unvorhersehbare Umgebungen, Sensorrauschen, Echtzeitanforderungen und Sicherheitsanforderungen. Typische Bewertungskennzahlen sind Erfolgsquote, Distanz und Zeit der Route, Energieverbrauch, Robustheit gegenüber Störungen und Rechenzeit.