[發明專利]一種基于信息融合機制的多機器人危險氣味源定位方法

有效

• 申請號: 201110040376.1
• 申請日: 2011-02-18
• 公開（公告）號: CN102176119A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 呂強;謝小高;羅平
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種基于信息融合機制的多機器人危險氣味源定位方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)建立信息融合矩陣，根據群體獲得的最大濃度所對應的位置信息、機器人獲得的最大濃度所對應的位置信息和機器人的當前位置信息，建立氣味源位置均值分布的概率模型，并抽取均值信息存放到信息融合矩陣中，具體方法是：

a.建立信息融合矩陣：

??????????????????????????????????????????????????????????????

其中,表示第個機器人的信息融合矩陣；和是兩個均值矢量，用來存放第個機器人所獲得的均值信息，他們分別具有元素和；

b.抽取均值信息，并存放到信息融合矩陣中：

????

????

其中，如果第個機器人和第個機器人具有通信聯系,則,,,?，是機器人的個數,否則；和是時刻第個機器人信息融合矩陣中的均值矢量和的第個分量，；和是時刻第個機器人信息融合矩陣中的均值矢量和的第個分量；是第個機器人在時刻滿足均值為1方差為1的正態分布的一個隨機數；和是調節參數，并且滿足；是第個機器人在時刻的位置；是的第個分量；是在時刻第個機器人的通信范圍內的所有機器人所檢測到的最大濃度信息所對應的位置；是的第個分量；是在時刻第個機器人在所有歷史檢測到的濃度信息中最大濃度信息所對應的位置；是的第個分量；和這兩個位置信息能夠根據下式被分別計算：

?????????

??????

其中，是一個數學符號，用來獲得函數的自變量；是函數映射；和分別是第個機器人和第個機器人在時刻的位置,是連續時間的表示,?；?

(2)依據信息融合矩陣中的均值信息建立氣味源位置的概率分布，抽取位置信息；具體方法是：

????????????????

????????????????

其中,?表示正態分布具有均值和方差；是一個滿足正態分布的隨機變量；表示一個正態分布具有均值和方差；是一個滿足正態分布的一個隨機變量；可以根據下式獲得：

???????????????????

其中，和表示方差的最小值和最大值；表示最大的搜索時間；表示已經搜索的時間；

?(3)根據閾值和所抽取的位置信息，產生氣味源可能的位置，并作為機器人在下一時刻需要移動到的位置，具體是：

設定一個閾值（），然后在[0,1]內產生一個均勻分布的隨機數，如果該隨機數小于給定的閾值，則：

???????????????????

否則：

??????????????????????

其中，表示在搜索區域內的一個隨機位置；

???(4)根據所獲得的位置和當前機器人的位置,規劃機器人移動軌跡,?移動軌跡采用螺旋模型,具體公式如下:

????????????

其中,是第個機器人在()時刻的位置；和是兩個調節參數;從最大值到最小值0進行變化；,是當前位置和所獲得的位置之間的距離,是對數函數；，并且

??????????????????

???????????

???????????

???????????

其中

???????????

???????????

其中，是反正切函數；是指數函數；???

???(5)采用一致性算法作為控制律，沿著螺旋軌跡,控制機器人從當前位置移動到新位置；

???(6)判斷方法是否結束；如果某一個機器人檢測到的氣味濃度達到預先設定值，或通過視覺傳感器判斷出氣味源，然后通過無線網絡通知第個機器人，或搜索時間超過事先規定的時間，則該方法停止執行并提供氣味源位置的估計值；否則從第(1)步重新開始執行。