專利名稱：一種多機器人系統(tǒng)合作定位危險氣味源方法
一種多機器人系統(tǒng)合作定位危險氣味源方法技術領域
本發(fā)明屬于自動化技術領域，涉及一種多機器人系統(tǒng)合作定位危險氣味源方法。
技術背景
危險氣味源定位對人類安全有著非常重要的意義，如定位污染物的源頭和化學工 廠中有毒氣體泄漏的源頭等等。因此，如何快速有效地定位危險氣味源是一個極其重要的 問題。然而，危險氣味源定位問題在不同的環(huán)境下，呈現(xiàn)出不同的特點。通常，在沒有氣流 的條件下，氣味分子的擴散是一個主要力量，它能夠驅動氣味分子遠離氣味源。最大的濃度 將會在氣味源的附近出現(xiàn)。因此，我們可以使用梯度的方法來定位氣味源。然而，在真實的 世界里，氣流是一種影響氣味擴散的主要力量，它通過影響氣味分子的運動，而形成羽煙。 在由高Reynolds數(shù)刻畫的環(huán)境里，羽煙將會呈現(xiàn)出高度的不連續(xù)性和間歇性，這使得梯度 方法變得不可行。此外，由于多機器人系統(tǒng)的可擴展性和魯棒性，使得多機器人系統(tǒng)代替單 機器人系統(tǒng)成為危險氣味源定位的主要工具。目前，協(xié)調多機器人系統(tǒng)定位危險氣味源的 主要方法是群智能技術，但是，這種技術的定位成功率較低，也會使多機器人系統(tǒng)消耗過多 的能量，一個主要的原因是，該方法主要是利用了濃度幅值信息，而濃度幅值信息的不穩(wěn)定 性，往往會使多機器人系統(tǒng)局部收斂。另外，在我國對于多機器人系統(tǒng)的合作定位方法的研 究剛剛開始起步，仍然沒有提出行之有效的方法。在這一背景下，本發(fā)明彌補了現(xiàn)有技術的 不足。發(fā)明內容
本發(fā)明的目標是針對現(xiàn)有技術的不足之處，提出多機器人系統(tǒng)合作定位危險氣味 源方法，具體是以最大熵粒子濾波理論為理論基礎，設計多機器人合作定位危險氣味源方 法。該方法彌補了傳統(tǒng)合作搜索方式的不足，保證多機器人系統(tǒng)具有較高的定位精度和穩(wěn) 定性的同時，也保證形式簡單并減少定位過程中多機器人系統(tǒng)消耗的能量。
對于每一個機器人，本發(fā)明方法首先建立氣味源的觀測模型；然后，以預先估計的 正態(tài)分布為背景分布，利用最大熵原理和其他機器人對氣味源位置的估計值，獲得氣味源 位置的先驗概率分布；其次，如果檢測到氣味，利用觀測模型獲得實際測量值，修正氣味源 位置的先驗概率分布，從而得到氣味源位置的后驗概率分布，并對氣味源位置的后驗概率 分布采樣，獲得該氣味源位置的估計值，進一步產(chǎn)生機器人的新位置；如果沒有檢測到氣 味，直接采樣氣味源位置的先驗概率分布，獲得該氣味源位置的估計值，進一步產(chǎn)生機器人 的新位置；最后，用一致性算法控制機器人向新位置移動。
本發(fā)明的技術方案是通過數(shù)據(jù)檢測、在線優(yōu)化、氣味源位置概率分布評估等手段， 確立了一種多機器人系統(tǒng)合作定位危險氣味源的方法，利用該方法可有效提高氣味源定位 的精度。
本發(fā)明方法在第I {ι = Χ-·,η )個機器人上運行的步驟包括(1)利用氣味分子的運動學模型，建立氣味源位置的觀測模型，具體方法是 a.建立單個氣味分子團的運動模型
權利要求
1. 一種多機器人系統(tǒng)合作定位危險氣味源方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)利用氣味分子的運動學模型，建立氣味源位置的觀測模型，具體方法是 A .建立單個氣味分子團的運動模型
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多機器人系統(tǒng)合作定位危險氣味源方法?，F(xiàn)有的定位方法成功率較低，系統(tǒng)耗能過多。本發(fā)明首先建立氣味源的觀測模型,然后獲得氣味源位置的估計值，氣味源位置的先驗概率分布；其次如果檢測到氣味，修正先驗概率分布，得到后驗概率分布，并對后驗概率分布采樣，獲得該氣味源位置的估計值，產(chǎn)生機器人的新位置；如果沒有檢測到氣味，直接采樣氣味源位置的先驗概率分布，獲得該氣味源位置的估計值，產(chǎn)生機器人的新位置；最后用一致性算法控制機器人向新位置移動。本發(fā)明方法彌補了傳統(tǒng)方法的不足，并有效地提高氣味源定位的精度，保證多機器人系統(tǒng)能量的較小消耗，同時滿足實際中要求快速定位的要求。
文檔編號G06F19/00GK102034030SQ20101060963
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者呂強, 羅平, 謝小高 申請人:杭州電子科技大學