[發(fā)明專利]一種基于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的智能體集群區(qū)域覆蓋方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310614358.2
• 申請(qǐng)日: 2023-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116339351B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文姬;關(guān)朝滔;王詔君;范衠;邱昊;彭泫知;朱翔;余欣冉;鄧浩源;郝志峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 汕頭大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;H04W4/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 葉潔勇

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的智能體集群區(qū)域覆蓋方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，所述基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)包括上層網(wǎng)絡(luò)和下層網(wǎng)絡(luò)，其中所述方法包括：實(shí)時(shí)獲取智能體的位置信息以及與其鄰近的所有障礙物的位置信息；在上層網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)智能體的位置信息和所有障礙物的位置信息，生成由智能體和所有障礙物形成的三維濃度地圖，再將三維濃度地圖映射到二維平面以獲取智能體所處的影響區(qū)域；在下層網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)影響區(qū)域的形態(tài)特征確定智能體在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度；控制智能體按照運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)行，以進(jìn)行區(qū)域覆蓋。本發(fā)明通過(guò)引入基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)調(diào)整智能體的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，使得智能體集群達(dá)到更好的區(qū)域覆蓋效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的智能體集群區(qū)域覆蓋方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)

智能體因響應(yīng)速度快、使用成本低等特點(diǎn)受到空前的關(guān)注并得到迅速發(fā)展。但是由于環(huán)境復(fù)雜性和任務(wù)多樣性，單個(gè)智能體通常難以滿足很多實(shí)際任務(wù)需求，考慮到執(zhí)行任務(wù)的效率，智能體的協(xié)同控制技術(shù)得到廣泛的研究。

智能體集群的區(qū)域覆蓋問(wèn)題是指控制每個(gè)智能體運(yùn)動(dòng)以使得智能體集群所形成的感知范圍逐步覆蓋整個(gè)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的高效偵察或監(jiān)控，可廣泛應(yīng)用于大氣監(jiān)測(cè)、森林火災(zāi)探測(cè)、交通控制等領(lǐng)域。目前已有學(xué)者提出利用虛擬勢(shì)場(chǎng)函數(shù)來(lái)構(gòu)建出智能體運(yùn)動(dòng)控制模型以實(shí)現(xiàn)智能體集群的區(qū)域覆蓋，但是由于虛擬勢(shì)場(chǎng)函數(shù)的本質(zhì)是調(diào)節(jié)智能體之間的引力和斥力，很容易造成智能體集群在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生死鎖問(wèn)題，從而導(dǎo)致區(qū)域覆蓋效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的智能體集群區(qū)域覆蓋方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問(wèn)題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

第一方面，提供一種基于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的智能體集群區(qū)域覆蓋方法，所述基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)包括上層網(wǎng)絡(luò)和下層網(wǎng)絡(luò)，所述方法包括：

針對(duì)智能體集群中的每個(gè)智能體，實(shí)時(shí)獲取所述智能體的位置信息以及與其鄰近的所有障礙物的位置信息；

在所述上層網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)所述智能體的位置信息和所述所有障礙物的位置信息，生成由所述智能體和所述所有障礙物形成的三維濃度地圖，再將所述三維濃度地圖映射到二維平面以獲取所述智能體所處的影響區(qū)域；

在所述下層網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)所述影響區(qū)域的形態(tài)特征確定所述智能體在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度；

控制所述智能體按照所述運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)行，以進(jìn)行區(qū)域覆蓋。

進(jìn)一步地，所述所有障礙物為所述智能體集群中除所述智能體之外與所述智能體之間的距離落在給定探測(cè)范圍內(nèi)的所有智能體。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述智能體的位置信息和所述所有障礙物的位置信息，生成由所述智能體和所述所有障礙物形成的三維濃度地圖包括：

根據(jù)所述智能體的位置信息，確定所述智能體產(chǎn)生的個(gè)體濃度場(chǎng)；

根據(jù)所述所有障礙物的位置信息，確定所述所有障礙物產(chǎn)生的綜合濃度場(chǎng)；

將所述個(gè)體濃度場(chǎng)和所述綜合濃度場(chǎng)進(jìn)行融合，得到由所述智能體和所述所有障礙物形成的三維濃度地圖。

進(jìn)一步地，所述將所述個(gè)體濃度場(chǎng)和所述綜合濃度場(chǎng)進(jìn)行融合，相應(yīng)的公式為：

其中，為所述基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的一種基因以生成所述綜合濃度場(chǎng)對(duì)應(yīng)的綜合濃度地圖，為時(shí)間，為S型函數(shù)，和為給定調(diào)節(jié)參數(shù)，為所述基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的另一種基因以生成所述三維濃度地圖，為所述個(gè)體濃度場(chǎng)。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述影響區(qū)域的形態(tài)特征確定所述智能體在下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度包括：

當(dāng)識(shí)別所述影響區(qū)域?yàn)榉菆A形區(qū)域時(shí)，按照既定采樣步長(zhǎng)從所述影響區(qū)域的外邊界線上獲取若干個(gè)采樣點(diǎn)；