[發明專利]基于混合式架構的群體智能協同方法和系統

有效

• 申請號: 202010782986.8
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111830995B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 丘騰海;蒲志強;劉振;易建強;常紅星;吳士廣;康揚名;王樂樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/10
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種基于混合式架構的群體智能協同方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟S100，控制中樞基于預設的群體任務生成群體中每個無人平臺的個體無碰撞路徑；

步驟S100包括：

步驟S110，基于群體任務選取無人平臺，包括：

無人平臺個數≥目標區域個數；

無人平臺的電量≥無人平臺到所述目標區域的最大距離需要的電量；

無人平臺最大載重量≥任務量；

步驟S120，基于所述任務量、安全系數和無人平臺到目標區域的距離，通過匈牙利算法建立代價矩陣W：

其中，w_ij為第i個無人平臺到第j個目標區域的綜合代價：

w_ij＝α₁·q_ij+α₂·t_ij+α₃·d_ij

其中，q_ij為第i個無人平臺到第j個目標區域承擔的任務，t_ij為第i個無人平臺到第j個目標區域的安全系數，d_ij為第i個無人平臺到第j個目標區域的距離，α₁表示第i個無人平臺到第j個目標區域承擔任務的因素系數，α₂表示第i個無人平臺到第j個目標區域安全系數的因素系數，α₃表示第i個無人平臺到第j個目標區域距離的因素系數；

步驟S130，通過匈牙利算法計算所述代價矩陣W，獲得各無人平臺與所述目標區域的映射關系；

步驟S140，基于所述映射關系，通過結合時間因素的改進A*算法，計算出各無人平臺到目標區域的無碰撞路徑；其方法為：

步驟S141，構建無人平臺通過代價柵格地圖，計算每個柵格的通過代價r；

L₁≤d＜L₂

其中，L₁為障礙物的威脅距離，L₂為障礙物的安全距離，C＝0.5為當所述無人平臺在障礙物致命區時的代價，μ為區域威脅系數，d為無人平臺到目標的距離；

步驟S142，結合時間因素和所述通過代價r改進所述A*算法；

改進的A*算法路徑評價為F(t)：

F(t)＝G(t)+H(t)

其中，G(t)為所述無人平臺從起始節點到當前節點的實際代價，H(t)表示在所述無人平臺從當前節點到目標節點的估計代價；

所述實際代價G(t)為：

G(t)＝G(t-1)+r*|p(x_t，y_t，t)-p(x_t-1，y_t-1，t-1)|+T(t)

其中，p(x_t，y_t，t)為加入時間變量的當前節點坐標，p(x_t-1，y_t-1，t-1)為加入時間變量的上一節點坐標，G(t-1)表示所述無人平臺從起始節點到上一節點的實際代價，r表示每個柵格的通過代價，T(t)為從當前節點到下一節點的轉彎代價；

步驟S143，基于所述改進的A*算法和所述映射關系，規劃出所述個體無碰撞路徑；

步驟S200，所述無人平臺執行對應的所述個體無碰撞路徑，基于獲取的定位信息獲取傳感器數據；

所述傳感器數據包括無人平臺與障礙物的距離、與其他無人平臺的距離和無人平臺的自身的速度、姿態、標識、位置、加速度、角速度、偏航角、高度；

步驟S300，控制中樞基于各無人平臺的所述傳感器數據構建局部地圖；

步驟S400，基于所述局部地圖，各無人平臺調整其對應的個體無碰撞路徑獲得再規劃路徑，并執行所述再規劃路徑，將任務執行狀態傳輸至所述控制中樞；

步驟S500，所述控制中樞根據所述任務執行狀態對所述群體任務進行調整。