西北工業(yè)大學(xué)黃攀峰獲國家專利權(quán)
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龍圖騰網(wǎng)獲悉西北工業(yè)大學(xué)申請的專利一種基于合成信息素模型的多機(jī)器人動態(tài)持續(xù)監(jiān)視實(shí)時路徑規(guī)劃方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán),本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予,授權(quán)公告號為:CN114048899B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-04-29發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉:該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為:202111294115.2,技術(shù)領(lǐng)域涉及:G01C21/20;該發(fā)明授權(quán)一種基于合成信息素模型的多機(jī)器人動態(tài)持續(xù)監(jiān)視實(shí)時路徑規(guī)劃方法是由黃攀峰;王通;董剛奇;張夷齋;張帆設(shè)計研發(fā)完成,并于2021-11-03向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。
本一種基于合成信息素模型的多機(jī)器人動態(tài)持續(xù)監(jiān)視實(shí)時路徑規(guī)劃方法在說明書摘要公布了:本發(fā)明提供一種基于合成信息素模型的多機(jī)器人動態(tài)持續(xù)監(jiān)視實(shí)時路徑規(guī)劃方法,解決現(xiàn)有多機(jī)器人動態(tài)路網(wǎng)持續(xù)監(jiān)視方法計算復(fù)雜度高、無法保持穩(wěn)定監(jiān)視效果的不足之處,以實(shí)現(xiàn)多個具有探測能力的機(jī)器人對含有復(fù)雜障礙的路網(wǎng)的協(xié)同持續(xù)監(jiān)視。包括:1識別個體位置,并計算監(jiān)視不確定度;2全局位置聲明;3信息素合成;4信息素更正;5利用合成信息素計算機(jī)器人到無向帶權(quán)圖中相鄰監(jiān)視點(diǎn)的監(jiān)視收益值;6確定移動方向,生成監(jiān)視路徑點(diǎn)。
本發(fā)明授權(quán)一種基于合成信息素模型的多機(jī)器人動態(tài)持續(xù)監(jiān)視實(shí)時路徑規(guī)劃方法在權(quán)利要求書中公布了:1.一種基于合成信息素模型的多機(jī)器人動態(tài)持續(xù)監(jiān)視實(shí)時路徑規(guī)劃方法,其特征在于,包括以下步驟:1識別個體位置,并計算監(jiān)視不確定度1.1讀取環(huán)境模型;環(huán)境模型由靜態(tài)的觀測障礙Q和由加權(quán)監(jiān)視點(diǎn)及可行邊組成的路網(wǎng)G所組成的胞組Q,G;Q={q1,q2,…,qn}是一組多邊形集合,G=V,E,D,W是一個無向帶權(quán)圖;V={v1,v2,…,vN}是監(jiān)視點(diǎn)集合,xi,yi表示vi∈V的坐標(biāo),N表示監(jiān)視點(diǎn)個數(shù),E={e1,e2,…,eM}是可行邊集合,M為可行邊數(shù)目,D={d1,d2,…,dM}表示邊長集合,W={σ1,σ2,…,σN}為監(jiān)視權(quán)重集合;1.2利用環(huán)境模型通過監(jiān)視點(diǎn)到機(jī)器人中心相對距離ds的分段概率函數(shù)來構(gòu)造機(jī)器人對路網(wǎng)上的監(jiān)視點(diǎn)的監(jiān)測準(zhǔn)確度模型;1.3利用監(jiān)測準(zhǔn)確度模型計算監(jiān)視不確定度;1.4判斷各個機(jī)器人是否抵達(dá)環(huán)境模型中的監(jiān)視點(diǎn),若抵達(dá),則執(zhí)行步驟2,若不抵達(dá),待其抵達(dá)后執(zhí)行步驟2;2全局位置聲明每個機(jī)器人對剛剛離開、即將途經(jīng)和計劃去往的位置均進(jìn)行聲明;3信息素合成3.1利用監(jiān)視不確定度計算釋放信息素 其中,是第i點(diǎn)的釋放信息素,ViO是第i個監(jiān)視點(diǎn)的完全監(jiān)視點(diǎn)集,||ViO||是Ovi中所含監(jiān)視點(diǎn)的個數(shù),ujt是Ovi中第j個點(diǎn)在t時刻的不確定度,umax是當(dāng)前時刻下的全局最大不確定度;3.2利用釋放信息素以及全局位置聲明中的位置信息計算擴(kuò)散信息并進(jìn)行信息素變異;其中,計算擴(kuò)散信息素具體為: 其中,ViA是第i個監(jiān)視點(diǎn)的鄰居集合,即與第i監(jiān)視點(diǎn)有邊連接的監(jiān)視點(diǎn)的集合,PUi,j是第i個點(diǎn)接收到的從第j點(diǎn)傳播來的信息素,計算為: 其中,表示第j個鄰接點(diǎn)的合成信息素,Cdi,j是擴(kuò)散損耗函數(shù),β是吸收系數(shù),Iit是t時刻時第i個監(jiān)視點(diǎn)的吸收因子,pm0是最小擴(kuò)散度;擴(kuò)散損耗函數(shù)Cdi,j,它表示合成信息素在第i和第j個監(jiān)視點(diǎn)之間擴(kuò)散時的數(shù)值損耗,有 其中,cL是損耗系數(shù),這是人為設(shè)定的變量,用于控制損耗速度,是擴(kuò)散成本,用于控制局部的損耗強(qiáng)度,的初始值為||Di,j||,假設(shè)任意vu是機(jī)器人移動速度,tlim是期望時間,σj是第j個監(jiān)視點(diǎn)的監(jiān)視權(quán)重;吸收系數(shù)β=minukt:k=1,2,...,N∧ukt≠0,吸收因子Ijt: 其中,Vc表示所有被機(jī)器人占據(jù)的監(jiān)視點(diǎn)的集合,vj表示第j個監(jiān)視點(diǎn);信息素變異具體為:令任意vRi與其所有的鄰居之間的擴(kuò)散成本vRi與vLi之間的擴(kuò)散成本其中,ELr∈EL={EL1,EL2,…,ELR}為監(jiān)視點(diǎn)vRr和vLr相連的邊,η和κ為成本控制量;令任意且ir,OPi的釋放信息素pir=υ,同時,令任意的釋放信息素pjr=γ,且滿足其中,υ和γ為協(xié)同強(qiáng)度控制量;3.3利用釋放信息素和擴(kuò)散信息素合成信息素 4信息素更正找出步驟3.3中合成信息素最大的坐標(biāo)作為機(jī)器人計劃去往的位置;如果機(jī)器人計劃去往的位置滿足dcddL時,修改機(jī)器人計劃去往的位置的不確定度為1,并返回至步驟3;若不滿足,執(zhí)行步驟5;其中,d為機(jī)器人的當(dāng)前距離到計劃去往的位置的距離;dc表示機(jī)器人的觀測半徑,dL表示機(jī)器人的探測極限;5利用合成信息素計算機(jī)器人到無向帶權(quán)圖中相鄰監(jiān)視點(diǎn)的監(jiān)視收益值 其中,Aj是機(jī)器人去往第j個監(jiān)視點(diǎn)的監(jiān)視收益值;6確定移動方向,生成監(jiān)視路徑點(diǎn)6.1計算去往最大監(jiān)視收益值監(jiān)視點(diǎn)的路徑計算沿著去往該監(jiān)視點(diǎn)的方向θt 并以此計算前進(jìn)方向px,py,其中,px=cosθt,py=sinθt分別表示軌跡的坐標(biāo)增量;6.2生成監(jiān)視路徑點(diǎn)令機(jī)器人沿著前進(jìn)方向移動一個采樣時間間隔dt,得到下一時刻的軌跡點(diǎn)坐標(biāo)xN,yN,其中,xN,yN滿足xN=xt+px*dt,yN=y(tǒng)t+py*dt。
如需購買、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù),可聯(lián)系本專利的申請人或?qū)@麢?quán)人西北工業(yè)大學(xué),其通訊地址為:710072 陜西省西安市友誼西路127號;或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服,聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。
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