[發明專利]自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術

有效

• 申請號: 200710024100.8
• 申請日: 2007-07-16
• 公開（公告）號: CN101127657A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 彭力
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;G06F17/50
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 曹祖良

1.自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是在于，

步驟一：建立基于局部狄朗內三角剖分和維朗諾伊圖的分布式移動傳感器網絡模型，其中狄朗內三角剖分用三角幾何結構描述傳感器連接關系，維朗諾伊圖用來描述傳感器節點的監測范圍，在這個組合起來的模型基礎上建立表達整個傳感器網絡的動靜態特性；

步驟二：對該分布式移動傳感器網絡模型中任一區域所屬的控制傳感器節點利用兩種方法進行網絡的分布式自部署和自組織，這兩種方法分別為：基于虛擬勢場法和狄朗內三角剖分的分布式自組織方法；基于改進型粒子群優化方法的分布式自組織方法；

步驟三：采用編隊算法控制網絡節點編隊和節點合作，達到充分節能的目的；

步驟四：建立分布式移動機器人的自組織網絡ad-hoc路由數據傳輸協議，實現整個自主移動傳感器網絡的穩定工作。

2.如權利要求1所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：在步驟一后、步驟二前，基于該模型進行基本運動學分析；

在分析時，根據各個移動機器人的位置、方向角、速度以及控制量信息分別建立各個移動機器人的子系統的動態模型；再根據建立的每一個子系統的動態模型并綜合子系統與相鄰節點之間的關系，建立基于圖論的分布式模型；然后，基于所建的分布式模型，進行信息采集、融合。

3.如權利要求1所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：基于虛擬勢場法的和狄朗內三角剖分的分布式自組織方法，使傳感器在無約束空間進行自組織；

虛擬勢場法的基本思想是：將傳感器節點在環境中的運動視為一種虛擬的人工受力場中的運動；障礙物對機器人產生斥力，目標點產生引力，斥力和引力的合力作為傳感器節點的加速力，控制節點的運動速度和方向；

在自組織時，由一個機器人的性能指標函數推導出其控制律；考慮整個多機器人系統時，推導出群控制律；建立基于虛擬勢場法和狄朗內三角剖分的分布式自組織方法中無約束空間的自組織方法。

4.如權利要求3所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：在傳感器的無約束空間自組織的基礎上，加入模擬生物激勵的運動規劃；

模擬生物激勵的運動規劃的基本思想是：模擬神經系統行為，把虛擬勢場力限制在有界區間內，使虛擬勢場力較為連續的變化，進而使得傳感器節點的運動軌跡較為平滑。

5.如權利要求1所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：基于改進型粒子群優化方法的分布式自組織方法主要是利用粒子群算法，并根據已知傳感器節點的位置信息，來計算其它節點的后續位置；網絡的傳感器節點被分成主簇頭、輔簇頭及普通節點，其中，主簇頭起著帶動和指導整個網絡節點的作用，輔簇頭起著帶動和指導某個區域中的節點的作用，余下的節點為普通節點；通過主、輔簇頭的帶動和指導作用，進行網絡的分布式自部署和自組織；由主、輔簇頭帶領網絡到達指定位置，并指導網絡逐漸展開。

6.如權利要求1所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：在有障礙物和環境約束下進行傳感器的自組織時，根據有障礙物的系統的能量函數推導出其控制律；建立基于虛擬勢場法和狄朗內三角剖分的分布式自組織方法中在障礙物和環境約束下的傳感器自組織方法。

7.如權利要求1或3或5所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：將傳感器的分布式自組織方法應用在包括節點的分散、匯聚和容錯任務中，通過調整兩節點之間的期望距離來解決分散和匯聚問題。

8.如權利要求1所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：分布式自組織方法用于解決具有不完整約束的移動傳感器的跟蹤控制問題。

9.如權利要求1所述的自主移動傳感器網絡動態建模與控制技術，其特征是：所述編隊算法包括異步編隊算法、同步編隊算法和混合編隊算法；其中的由混合編隊算法由同步編隊算法和異步編隊算法構成。