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ナビゲーションarXiv:2609.14558

言語指示に基づく自律水面艇の意味的目標ナビゲーション

Language-Grounded Semantic Target Navigation for Autonomous Surface Vehicles

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操縦者が言葉で指定した海上目標を、CLIPによる意味照合と強化学習制御で自律水面艇が認識・接近するフレームワークSGNavを提案し、港湾シミュレーションで高い成功率を示した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- Autonomous Surface Vehicles (ASVs) のための言語接地型ナビゲーション - オペレータが言語で指定した海上ターゲットを同定し接近する - Semantically Grounded Navigation (SGNav) を提案 - 港・港湾環境での運用を想定 - 事前定義座標や固定IDではなく言語記述を用いる

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 既存ASVナビゲーションは幾何学的目標やタスク固有目的を実行 - 言語によるターゲット指定への注目は限定的 - SGNavは言語記述からターゲットを同定・接近可能 - 港環境を考慮した候補フィルタリングを統合 - 知覚から制御までの一貫フレームワークを提供

3. 技術・手法の肝は?

- text-guided semantic grounding を統合 - harbour-aware candidate filtering を実施 - CLIP-based semantic verification を適用 - grounded target control-state construction を構築 - Proximal Policy Optimisation による閉ループ制御 - オンボードRGB観測に言語記述を接地 - 視覚的・意味的に無関係なdistractorを抑制 - 選択ターゲットを制御指向のコンパクト表現に変換

4. どうやって有効だと検証した?

- シミュレーション港環境で実験 - 3つの代表的なtarget-reachingタスクで成功率97.0±1.2%、92.0±1.5%、90.0±1.8% - semantic target accuracy 97%超 - wrong-target rate 3%未満 - held-out port layouts で成功率97.7–98.7% - Task 3 ablationでharbour-aware filtering除去時40.4±2.6%、semantic consistency除去時50.4±3.1%に低下

5. 議論はある?

- semantic grounding、harbour-aware filtering、semantic verificationの重要性を示す - 複雑な港環境下での言語接地型ASVナビゲーションに有効 - 知覚から制御へのフレームワークが言語接地型接近manoeuvreを支援 - 限界や課題については要旨からは不明

6. 次に読むべき論文は?

- CLIP - Proximal Policy Optimisation - 言語接地型ナビゲーションの関連研究 - ASVナビゲーションの既存手法 - 要旨で参照・比較されている具体的な研究は明示されていない

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Yuqing Lin, Youngroung Kim

分類: cs.RO

原文アブストラクト

Autonomous Surface Vehicles (ASVs) are increasingly expected to operate in ports and harbour environments, where operators may specify navigation targets through language-based descriptions rather than predefined coordinates or fixed target identifiers. However, existing ASV navigation methods mainly execute predefined geometric goals or task-specific objectives and give limited attention to language-grounded target specification. This study proposes Semantically Grounded Navigation (SGNav), a framework that enables an ASV to identify and approach a maritime target from an operator-provided description. SGNav integrates text-guided semantic grounding, harbour-aware candidate filtering, CLIP-based semantic verification, grounded target control-state construction, and Proximal Policy Optimisation-based closed-loop control. It grounds the target description in onboard RGB observations, suppresses visually or semantically irrelevant distractors, and converts the selected target into a compact control-oriented representation for policy execution. Experiments in simulated port environments show that SGNav achieves success rates of $97.0\pm1.2\%$, $92.0\pm1.5\%$, and $90.0\pm1.8\%$ across three representative target-reaching tasks, with semantic target accuracy above $97\%$ and wrong-target rates below $3\%$. SGNav also maintains $97.7$--$98.7\%$ success rates across held-out port layouts. In the Task~3 ablation study, removing harbour-aware filtering or semantic consistency reduces the success rate to $40.4\pm2.6\%$ and $50.4\pm3.1\%$, respectively. These findings demonstrate the importance of semantic grounding, harbour-aware filtering, and semantic verification for reliable language-grounded ASV navigation. These results indicate that the proposed perception-to-control framework can support language-grounded target approach manoeuvres of ASV under the complex port environments.

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