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## [2026-10-17] ingest | SANDO 动态未知环境安全规划

- 归档 arXiv v3、作者项目页与 MIT ACL 官方代码;代码已开源,README 提供 ROS 2 Humble 仿真 / 硬件入口,并依赖 Gurobi WLS Academic license。
- 新增 SANDO 统一实体页,记录 STSFC、热图 A*、硬约束 MIQP、变量消元与真机评测;明确形式安全的假设及真机估计 / 跟踪误差边界。
- 作者主页称 T-RO 有条件接收,当前仓库 README 写作已接收;保留来源表述差异。
49 changes: 49 additions & 0 deletions sources/papers/sando_arxiv_2604_07599.md
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# SANDO 论文来源归档

## 元数据

- **题目:** SANDO: Safe Autonomous Trajectory Planning for Dynamic Unknown Environments
- **作者:** Kota Kondo、Jesús Tordesillas、Juan Rached、Lili Sun、Yixuan Jia、Jonathan P. How
- **机构:** 麻省理工学院航空航天系 / Aerospace Controls Laboratory(MIT ACL);Jesús Tordesillas 另属 Comillas Pontifical University 的 TRAIL
- **预印本:** https://arxiv.org/abs/2604.07599
- **HTML:** https://arxiv.org/html/2604.07599v3
- **版本:** v3,2026-09-25,cs.RO
- **项目页:** https://kotakondo.github.io/projects/sando/
- **代码:** https://github.com/mit-acl/sando
- **演示视频:** https://youtu.be/_T10DJiLQXg
- **发表状态:** Kota Kondo 个人主页的 2026 年 7 月新闻称 T-RO 有条件接收;截至 2026-10-17,仓库 README 写作“Accepted to IEEE Transactions on Robotics”。保留两处来源表述,最终卷期 / DOI 以正式出版记录为准。
- **一句话说明:** 面向 3D 动态未知环境的 UAV 规划栈,以时空安全飞行走廊、热图全局规划与硬约束 MIQP 兼顾连续时间碰撞安全和在线重规划。

## 论文的核心问题

未知环境中的障碍位置与运动不能预先完整给定;动态障碍还会让刚生成的无碰撞路径很快失效。软惩罚规划器虽然快,但通常不能给出严格安全保证;硬约束方法虽能保证安全,却可能计算慢或过度保守。SANDO 针对狭窄、拥挤且有动态障碍的三维场景,将感知、跟踪、全局路径、时空走廊和轨迹优化组成闭环。

## 方法摘要

1. **动态障碍追踪:** 从时序占据栅格检测与聚类目标,用自适应扩展卡尔曼滤波器估计状态并预测未来运动。
2. **热图引导全局规划:** 静态与动态障碍周围构造风险代价;A* 将占据约束作为硬限制、将热图作为软代价,偏向有更大安全空间的路径。
3. **时空安全飞行走廊(STSFC):** 沿路径和时间分层生成凸多面体;对动态障碍按各时间层的最坏可达集合膨胀,而不是对整个规划时域统一采用最坏情况。
4. **硬约束轨迹优化:** 在走廊内用 MIQP 进行轨迹段与多面体分配。变量消元减少决策量;论文报告优化耗时最高可加速 7.4 倍。
5. **失败回退:** 重规划无可行解时继续执行旧轨迹;若已没有可用轨迹则悬停。论文讨论移动子目标导致的递归可行性问题。

## 论文报告的证据与边界

- 标准化静态基准、障碍密集森林和动态障碍仿真中,作者报告 SANDO 在森林及动态基准的所有难度下均达到 100% 成功率,且未出现约束违反;感知闭环实验不使用障碍真值。
- 四旋翼真机使用机载规划、感知与定位。静态场景完成 6 次飞行,动态场景完成 12 次飞行;动态实验中没有发生碰撞。
- 动态真机平均重规划时间约 18–24 ms。实现以 100 Hz 触发重规划,但每轮完成后才开始下一轮,因此实际频率由总延迟限制。
- **形式保证有前提:** 论文定理依赖障碍速度/尺寸、估计误差和跟踪误差等有界假设,保证范围是单个规划时域的连续时间避碰。
- **真机不等于定理条件全部满足:** 作者报告机载目标估计误差约 0.30 m(行人实验 0.43 m),跟踪 RMS 误差约 0.21–0.57 m;据论文讨论,硬件上界与理想假设并不完全成立。因此应分别陈述“定理条件下保证”与“12 次动态真机无碰撞的经验结果”。
- **局限:** 移动子目标下尚无递归可行性保证;最坏可达集膨胀在密集环境中可能过度保守;对传感器估计与实际跟踪误差的建模还需加强。

## 对 wiki 的映射

- 主实体页:[SANDO](../../wiki/entities/paper-sando.md)
- 对照:[EGO-Planner Swarm](../../wiki/entities/ego-planner-swarm.md)、[MIGHTY](../../wiki/entities/paper-mighty-hermite-spline-trajectory-planning.md)
- 系统背景:[多旋翼仿真—规划—飞控栈总览](../../wiki/overview/multirotor-simulation-planning-control-stack.md)

## 一手来源

- arXiv v3 HTML:<https://arxiv.org/html/2604.07599v3>
- 官方项目页:<https://kotakondo.github.io/projects/sando/>
- 官方代码与运行说明:<https://github.com/mit-acl/sando>
- 官方演示:<https://youtu.be/_T10DJiLQXg>
40 changes: 40 additions & 0 deletions sources/repos/sando.md
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@@ -0,0 +1,40 @@
# mit-acl/sando

> 官方代码仓来源归档

- **标题:** SANDO: Safe Autonomous Trajectory Planning for Dynamic Unknown Environments
- **类型:** repo
- **链接:** https://github.com/mit-acl/sando
- **组织:** MIT Aerospace Controls Laboratory
- **语言 / 许可:** C++ / BSD 3-Clause
- **仓库状态:** 公开;核查日期 2026-10-17
- **开发环境:** Ubuntu 22.04、ROS 2 Humble
- **入库日期:** 2026-10-17
- **一句话说明:** SANDO 的官方 ROS 2 规划栈,实现动态未知环境的感知、障碍跟踪、全局搜索、时空安全走廊与硬约束轨迹优化。
- **论文:** https://arxiv.org/abs/2604.07599(HTML v3:<https://arxiv.org/html/2604.07599v3>)
- **项目页:** https://kotakondo.github.io/projects/sando/
- **视频:** https://youtu.be/_T10DJiLQXg
- **沉淀到 wiki:** [SANDO](../../wiki/entities/paper-sando.md)

## 开源范围与复现入口

仓库 README 提供 Docker 与原生 Linux 两种安装方式,列出四种仿真模式:RViz 交互规划、静态障碍、已知动态障碍、基于点云感知的未知动态障碍;场景难度覆盖 50 / 100 / 200 个障碍。运行脚本入口包括 `src/sando/scripts/run_sim.py`,Docker 演示由 `docker/Makefile` 提供。

- **依赖:** ROS 2 Humble;Docker 镜像同时集成 Gazebo / RViz。仓库推荐 Ubuntu 22.04。
- **优化器许可:** Docker 运行说明要求 Gurobi WLS Academic license;计划在自有机器构建前应确认 Gurobi 许可可用。
- **真机:** 论文展示 PX4 四旋翼硬件实验;硬件部署仍需匹配飞控、传感器、定位与机载计算配置。
- **开放结论:** 规划与仿真代码已公开;仓库 README 未列独立训练数据或模型权重下载入口。

## 运行流程要点

点云进入地图管理与障碍追踪模块;追踪器输出动态障碍状态和预测,静态/动态风险热图供 A* 全局规划使用;路径和障碍可达集生成 STSFC;MIQP 优化器输出轨迹供低层控制执行。动态场景中重规划失败时沿用旧轨迹,旧轨迹失效时进入悬停回退。

## 版本与论文状态

作者主页(2026 年 7 月新闻)称论文有条件接收至 T-RO;仓库 README 在 2026-10-17 核查时使用“Accepted to the IEEE Transactions on Robotics (T-RO)”。该状态差异作为来源快照记录;引用时优先注明来源和核查日期。

## 关联原始来源

- [SANDO 论文来源归档](../papers/sando_arxiv_2604_07599.md)
- [SANDO 项目页归档](../sites/sando-project.md)
- [mit-acl/sando](https://github.com/mit-acl/sando)
36 changes: 36 additions & 0 deletions sources/sites/sando-project.md
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@@ -0,0 +1,36 @@
# SANDO 官方项目页来源归档

- **标题:** SANDO: Safe Autonomous Trajectory Planning for Dynamic Unknown Environments
- **类型:** 研究项目页
- **项目页:** https://kotakondo.github.io/projects/sando/
- **作者主页:** https://kotakondo.github.io/
- **实验室:** https://acl.mit.edu/
- **论文:** https://arxiv.org/abs/2604.07599(HTML v3:<https://arxiv.org/html/2604.07599v3>)
- **代码:** https://github.com/mit-acl/sando
- **视频:** https://youtu.be/_T10DJiLQXg
- **核查日期:** 2026-10-17
- **一句话说明:** MIT ACL 的四旋翼规划项目,用热图全局规划、时空安全飞行走廊和硬约束优化处理动态未知环境。

## 项目页核查摘录

项目页概述 SANDO 的三项组成:根据动态障碍运动改变的时空安全飞行走廊、采用软代价引导路径的热图全局规划,以及用于快速 MIQP 优化的变量消元。页面直接链接论文、官方代码、演示视频和 MIT News。

作者个人主页在 2026 年 7 月新闻中写明 SANDO “conditionally accepted to IEEE Transactions on Robotics (T-RO)”。截至核查日,官方代码仓 README 标注为“Accepted to the IEEE Transactions on Robotics (T-RO)”。两处记录的措辞不同,归档分别保留原来源表述,不据此推断最终卷期或 DOI。

## 开放状态

- **代码:已开源。** 项目页 Code 链接指向 MIT ACL 官方仓库,提供 ROS 2 Humble 的仿真和硬件部署代码。
- **数据 / 权重:** 项目页未列独立数据集或模型权重;该项目是规划系统,复现入口为源码、仿真场景与论文。
- **论文:** arXiv v3 HTML 可公开阅读。

## 对 wiki 的映射

- 主实体页:[SANDO](../../wiki/entities/paper-sando.md)
- 论文摘要与评测摘录:[SANDO 论文归档](../papers/sando_arxiv_2604_07599.md)
- 仓库运行方式:[SANDO 代码归档](../repos/sando.md)

## 一手来源

- [SANDO 项目页](https://kotakondo.github.io/projects/sando/)
- [Kota Kondo 个人主页](https://kotakondo.github.io/)
- [MIT Aerospace Controls Laboratory](https://acl.mit.edu/)
6 changes: 4 additions & 2 deletions wiki/entities/ego-planner-swarm.md
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Expand Up @@ -3,7 +3,7 @@
type: entity
tags: [repo, planning, swarm, esdf, uav, ros, zju-fast-lab, zju]
status: complete
updated: 2026-09-25
updated: 2026-10-17
related:
- ../overview/multirotor-simulation-planning-control-stack.md
- ./px4-autopilot.md
Expand All @@ -12,6 +12,7 @@ related:
- ./airsim.md
- ./paper-mighty-hermite-spline-trajectory-planning.md
- ./paper-flap-fov-active-perception-3d-navigation.md
- ./paper-sando.md
sources:
- ../../sources/repos/ego_planner_swarm.md
summary: "EGO-Planner Swarm 是 ZJU FAST Lab 的单/多机局部轨迹规划器:ESDF 地图 + B-spline 优化,输出可对接 PX4 Offboard 的位置/速度设定点。"
Expand Down Expand Up @@ -52,6 +53,7 @@ summary: "EGO-Planner Swarm 是 ZJU FAST Lab 的单/多机局部轨迹规划器
- **局限:极端动态障碍** — 需额外安全层(限速、禁飞区、人工接管)。
- **对照:[MIGHTY](./paper-mighty-hermite-spline-trajectory-planning.md)** — 同层软约束 UAV 规划器,用 **Hermite 联合时空优化** 在论文 benchmark 中报告更短飞行/求解时间;EGO 优势在 **ROS 1/2 生态与 swarm 扩展**。
- **对照:[FLAP](./paper-flap-fov-active-perception-3d-navigation.md)** — 同机构(ZJU)**无先验地图** 路线,把 **FOV 主动感知** 嵌入 MINCO 轨迹优化;EGO 不显式优化传感器可见性,FLAP 侧重窄 FOV 与竖向机动安全。
- **对照:[SANDO](./paper-sando.md)** — 显式追踪动态障碍并以 STSFC + 硬约束 MIQP 做连续时间避碰分析;EGO 的核心路线仍是 ESDF + B-spline 快速局部规划。两者的安全保证和评测场景不能仅凭成功率横比。

## 参考来源

Expand All @@ -65,10 +67,10 @@ summary: "EGO-Planner Swarm 是 ZJU FAST Lab 的单/多机局部轨迹规划器
- [MAVSDK](./mavsdk.md)
- [MIGHTY(Hermite 样条规划 · RA-L 2026)](./paper-mighty-hermite-spline-trajectory-planning.md)
- [FLAP(FOV 主动感知 · 无先验地图 3D 导航)](./paper-flap-fov-active-perception-3d-navigation.md)
- [SANDO](./paper-sando.md) — 动态未知环境下的时空安全走廊规划
- [野外微型飞行机器人蜂群(Science Robotics 2022)](./paper-swarm-micro-flying-robots-in-the-wild.md)
- [EuRoC MAV 数据集](./euroc-mav-datasets.md)


## 推荐继续阅读

- [EGO-Planner 原版仓库](https://github.com/ZJU-FAST-Lab/ego-planner) — 单机算法与论文入口
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