[發明專利]一種智能集群自組織控制仿真系統及方法

有效

• 申請號: 201410641060.1
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104460345A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張育林;王兆魁;安梅巖;范麗;蔣超;黨朝輝;張斌斌;王訓
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

技術領域

本發明屬于智能集群仿真技術領域，具體涉及一種智能集群自組織控制仿真系統及方法。

背景技術

隨著移動智能個體學及其應用的不斷發展，單個智能個體的有限能力已經不能滿足完成日益復雜的自動化任務的要求，因此，由多個智能個體構成的智能集群的研究已經成為目前研究熱點。

智能集群是由大量相對簡單的智能個體共同構成的群體，各個智能個體通過自組織規則實現智能個體之間的協作，從而完成復雜任務。智能集群借鑒生物集群的“自組織模式”，智能個體通過環境實現個體之間的間接信息交互。智能集群中的每個智能個體由感知單元、分析單元、控制單元、執行單元等組成。感知單元用于從環境中獲取信息；分析單元用于對感知單元獲取的信息進行處理，得到處理結果；控制單元用于根據分析單元得到的處理結果制定相應的控制策略；執行單元用于將控制單元得到的控制策略轉化為具體的控制指令，這些控制指令的執行將引起環境的變化。例如，由多個可移動機器人構成的智能探測集群，每個機器人根據其周圍機器人的位置而確定自身的位置，從而形成均勻的探測構型。在其自組織過程中，每個機器人感知其它機器人的位置，然后將這些機器人的位置信息綜合，控制單元根據綜合結果決定每個機器人的下一位置，執行單元則將機器人移動到此位置。在這個例子中，所有機器人的位置信息就構成了智能集群的環境。

近年來，智能集群技術在理論研究上得到了長足的發展。針對需要完成的各種復雜任務，需要設計對應的自組織規則，為驗證所設計的自組織規則的有效性，需要首先通過仿真對自組織規則的應用效果進行仔細研究。目前，主要為單純的數字仿真，具有仿真可信度低的問題，無法有效的為智能集群的各種應用提供解決方案。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種智能集群自組織控制仿真系統及方法，為一種半實物仿真系統，從而可提高仿真可信度，有效驗證所設計的自組織規則的有效性。

本發明采用的技術方案如下：

本發明還提供一種智能集群自組織控制仿真系統，包括：演示場地、若干個位于所述演示場地的智能個體、布置于所述演示場地正上方的圖像采集設備以及控制計算機；所述控制計算機分別與所述圖像采集設備和各個所述智能個體通訊；

每個所述智能個體的頂部均設置唯一的合作標識，基于所述合作標識，所述控制計算機對所述智能個體進行身份與位姿的識別；

其中，所述合作標識包括背景區域和布置于所述背景區域的定位圖形、定向起點圖形、定向終點圖形和編碼圖形；其中，所述定位圖形、所述定向起點圖形、所述定向終點圖形和所述編碼圖形均為同一種中心對稱圖形；

所述定位圖形的中心點與被標識物體的中心點重合，并且，所述定位圖形的對稱軸長度大于所述定向起點圖形、所述定向終點圖形和所述編碼圖形的對稱軸長度；

所述定向起點圖形和所述定向終點圖形分別位于所述定位圖形的左右兩側，并且，所述定向起點圖形的中心點、所述定位圖形的中心點至所述定向終點圖形的中心點之間的連線為直線K，直線K稱為定向直線；所述定向起點圖形的中心點到所述定位圖形的中心點之間的距離與所述定向終點圖形的中心點到所述定位圖形的中心點之間的距離相等，均為R；

以所述定位圖形的中心點為圓心，以R為半徑畫圓，在所述直線K的同一側的半圓上，均勻設置x個編碼位，其中，所述x個編碼位按由低到高的編碼位順序順時針排列在所述半圓上，并且，低編碼位為靠近所述定向起點圖形的位置，高編碼位為靠近所述定向終點圖形的位置；每一個所述編碼位對應兩種可選的編碼碼字，分別為第1種編碼碼字和第2種編碼碼字；如果某一個編碼位采用所述第1種編碼碼字，則該編碼位為空；如果某一個編碼位采用所述第2種編碼碼字，則在該編碼位布置所述編碼圖形；其中，x為自然數；并且，x個?編碼位中至少存在1個布置所述編碼圖形的編碼位。

優選的，所述中心對稱圖形為正方形、正六邊形或圓形。

優選的，所述編碼碼字為數字或字母。

優選的，所述定向起點圖形、所述定向終點圖形和所述編碼圖形的對稱軸長度均相同，為D1；所述定位圖形的對稱軸長度為D2；則：D2＞1.5D1；和/或

所述定位圖形、所述定向起點圖形、所述定向終點圖形和所述編碼圖形的成像像素均大于20個成像像素；和/或

任意兩個相鄰圖形之間的間距大于4個成像像素；和/或

所述定位圖形、所述定向起點圖形、所述定向終點圖形和所述編碼圖形的圖形顏色均相同，該圖形顏色與所述背景區域的背景顏色的差異度超過設定顏色閾值。