[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201910760972.3
• 申請日: 2019-08-17
• 公開（公告）號: CN110381442B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 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(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明提出一種基于隱式信息交互方式的群機器人目標搜索方法，首先將搜索區(qū)域按照固定間隔柵格化為若干正方形離散單元，建立每個機器人的搜索地圖；其次，對于每個機器人而言，根據(jù)自身探測結(jié)果更新搜索地圖中每個柵格中存在目標的概率，并在搜索算法中引入個體對鄰居機器人狀態(tài)的主動探測，克服廣播式通信無法進行時不同個體之間的信息交互障礙，從而實現(xiàn)目標分布的情況未知的條件下，多個機器人互相配合，完成搜索任務(wù)。本發(fā)明拋開對于顯式信息交互方式的依賴，僅依據(jù)個體自身對鄰居狀態(tài)的觀測進行信息融合，依據(jù)觀測信息采用隱式通信方式來解決通信受限下的多機器人目標搜索問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隱式信息交互下的群機器人目標搜索方法，屬于多機器人目標搜索技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多機器人目標搜索是利用多個機器人完成目標搜索任務(wù)的一種新型搜索技術(shù)，該技術(shù)能有效克服單個機器人搜索的局限性，如單個機器人突發(fā)故障無法繼續(xù)搜索，單個機器人續(xù)航時間不足等問題。

目前國內(nèi)外在多機器人目標搜索方面的研究主要以協(xié)調(diào)控制為代表，其特點是不同機器人將自己的狀態(tài)進行廣播通信，各個機器人共享數(shù)據(jù)，進行分布式規(guī)劃。但是，這種廣播式的交互方式會受到信道干擾，通信帶寬不足的制約，信息在媒介中的傳播也要消耗額外的能量，且個體必須對特定信號的含義達成廣泛的共識，該信息傳播方式的代價相對較大。而且由于通信約束的存在，也會使得不同機器人之間的通信交互無法正常完成，機器人無法共享個體之間的信息，導(dǎo)致每個個體獨立搜索，無法體現(xiàn)出群體的優(yōu)勢，僅是一加一的簡單組合。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，克服通信約束對于個體交互的影響，本發(fā)明提出一種基于隱式信息交互方式的群機器人目標搜索方法，拋開對于顯式信息交互方式的依賴，僅依據(jù)個體自身對鄰居狀態(tài)的觀測進行信息融合，依據(jù)觀測信息采用隱式通信方式來解決通信受限下的多機器人目標搜索問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

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：包括以下步驟：

步驟1：將搜索區(qū)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(jù)柵格化的搜索區(qū)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(jié)構(gòu)體M_p＝{x_s,y_s,p_(xs,ys)}表示，該結(jié)構(gòu)體表示柵格s_c在二維平面內(nèi)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(nèi)的柵格進行探測，根據(jù)機載傳感器觀測柵格內(nèi)目標的存在情況，觀測結(jié)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(jié)果；

步驟2.3：每個機器人根據(jù)觀測結(jié)果，依據(jù)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：