[發明專利]一種基于隱式信息交互方式的群機器人目標搜索方法

有效

• 申請號: 201910760972.3
• 申請日: 2019-08-17
• 公開（公告）號: CN110381442B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 劉明雍;李賽楠;蘇晗;石廷超;楊揚;李嫣然;王旭辰;黃宇軒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/70;G06F16/23;G06F16/29
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種基于隱式信息交互方式的群機器人目標搜索方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：將搜索區域按照固定間隔Δs柵格化為L_x×L_y個正方形離散單元，每個柵格記為s_c＝(x_s,y_s)，其中，x_s∈{1,2,3,...,L_x},y_s∈{1,2,3,...,L_y}；根據柵格化的搜索區域，為每個機器人建立搜索地圖，搜索地圖中的每個柵格信息用結構體表示，該結構體表示柵格s_c在二維平面內的坐標位置以及該柵格中存在目標的概率；

步驟2：對于群機器人中的每個機器人，采用以下基于隱式信息交互的方式進行目標搜索：

步驟2.1：初始化：對于第i個機器人，初始化其搜索地圖中每個柵格存在目標的概率為

步驟2.2：每個機器人對探測靶面內的柵格進行探測，根據機載傳感器觀測柵格內目標的存在情況，觀測結果為二項分布，只有目標存在、目標不存在兩種觀測值，并通過指示燈顏色展示觀測結果；

步驟2.3：每個機器人根據觀測結果，依據以下公式對自身搜索地圖中每個柵格存在目標的概率進行一次更新：

其中表示t時刻機器人i的搜索地圖中，柵格s_c的目標存在概率，表示t+1時刻機器人i的搜索地圖中，柵格s_c的目標存在概率，p_e為傳感器的檢測概率，p_f為傳感器的虛警概率，表示柵格s_c中實際存在目標，表示柵格s_c中實際不存在目標，表示t+1時刻機器人i對于柵格s_c的觀測結果，1表示觀測到目標，0表示沒有觀測到目標，每個機器人的搜索地圖都依據上述公式進行逐步遞推更新；

步驟2.4：如果有鄰居機器人出現在探測靶面內，根據鄰居機器人所顯示的指示燈顏色，可得知鄰居機器人所在位置及其探測靶面內目標探測情況，依據鄰居的觀測結果，按照下式對相應位置的概率進行進一步融合更新：

其中，表示機器人i融合自身與鄰居的觀測值之后的各個柵格中的概率分布，pⁱ表示機器人i根據自身觀測值更新后的各個柵格中的概率分布，j表示機器人i感知范圍內的鄰居，N表示鄰居機器人的個數，r_ij為位置耦合系數，||s_ci-s_cj||²表示機器人i與機器人j的歐氏距離，p^ij表示機器人i根據鄰居的探測結果更新的各個柵格中的概率分布；

步驟2.5：對于每個機器人而言，根據自身更新后的各個柵格中的概率分布，向探測靶面內目標存在概率最大的柵格移動；

步驟3：對于某個機器人而言，若其搜索地圖中某一柵格的目標存在概率達到或超過設定的目標存在概率上界，則認為成功搜索到目標；若其搜索地圖中所有柵格的目標存在概率均達到或小于設定的目標存在概率下界，則認為搜索區域內不存在目標。

2.根據權利要求1所述一種基于隱式信息交互方式的群機器人目標搜索方法，其特征在于：步驟2.5中，若探測靶面內有鄰居機器人存在，則將鄰居所在柵格以及鄰居所在柵格的相鄰柵格設為不可行點，機器人向可行區域中目標存在概率最大的柵格移動。