When Uncertainty Leads to Unsafety: Empirical Insights into the Role of Uncertainty in Unmanned Aerial Vehicle Safety
Auteurs : Sajad Khatiri, Fatemeh Mohammadi Amin, Sebastiano Panichella, Paolo Tonella
Résumé : Despite the recent developments in obstacle avoidance and other safety features, autonomous Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) continue to face safety challenges. No previous work investigated the relationship between the behavioral uncertainty of a UAV and the unsafety of its flight. By quantifying uncertainty, it is possible to develop a predictor for unsafety, which acts as a flight supervisor. We conducted a large-scale empirical investigation of safety violations using PX4-Autopilot, an open-source UAV software platform. Our dataset of over 5,000 simulated flights, created to challenge obstacle avoidance, allowed us to explore the relation between uncertain UAV decisions and safety violations: up to 89% of unsafe UAV states exhibit significant decision uncertainty, and up to 74% of uncertain decisions lead to unsafe states. Based on these findings, we implemented Superialist (Supervising Autonomous Aerial Vehicles), a runtime uncertainty detector based on autoencoders, the state-of-the-art technology for anomaly detection. Superialist achieved high performance in detecting uncertain behaviors with up to 96% precision and 93% recall. Despite the observed performance degradation when using the same approach for predicting unsafety (up to 74% precision and 87% recall), Superialist enabled early prediction of unsafe states up to 50 seconds in advance.
Explorez l'arbre d'article
Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel
Recherchez des articles similaires (en version bêta)
En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme analysera tous les articles de notre base de données pour trouver le plus proche en fonction du contenu des articles complets et pas seulement des métadonnées. Veuillez noter que cela ne fonctionne que pour les articles pour lesquels nous avons généré des résumés et que vous pouvez le réexécuter de temps en temps pour obtenir un résultat plus précis pendant que notre base de données s'agrandit.