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专利号: 2018105409516
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于事件触发通信的信号源定位方法,其特征在于:该方法的具体步骤如下:第一步:计算多机器人通信拓扑参数,具体步骤如下:建立多机器人系统的通信矩阵L=[lij];如果第i个机器人能够和第j个机器人通信,则lij>0,否则,lij=0,i=1,2,...,n,j=1,2,...,n;

建立机器人群体的拉普拉斯矩阵F(L)=[fij],i=1,2,...,n,j=1,2,...,n;其中:设定一个虚拟领导者,即虚拟机器人,具有位置p0(t)和速度q0(t);虚拟领导者的所有计算在任意一个实体机器人上完成;如果虚拟领导者能够和第i个机器人通信,则li0>0;否则,li0=0,i=1,2,...,n;

建立矩阵M=F(L)+diag{l10,...,ln0},其中:diag{l10,...,ln0}是对角矩阵;

对于第i个机器人,在搜索空间中产生均匀分布的N个粒子;

第二步:预测信号源可能的位置,具体步骤如下:a)对于第i个机器人,在第t时刻,假设第m个粒子是信号源,m=1,2,...,N,则第i个机器人在当前位置上评估的信号强度 如(2)式所示;

其中: 是第i个机器人在第t时刻接收到的第m个粒子发射的信号强度;xm(t)是第m个粒子在第t时刻的位置;pi(t)是第i个机器人在第t时刻的位置;f(·)是信号强度模型;

rand是[0,1]间的随机数;R是观测噪声;

b)根据(3)式,计算第m个粒子的权重;

其中:wm是第m个粒子的权重;Zi(t)第i个机器人,在第t时刻实际接收到的信号强度;

exp(·)是指数函数;

c)归一化权重,如(4)式所示;

d)对于N个粒子,根据归一化权重w′m(m=1,2,...,N),并采用轮盘赌方法重新产生N个粒子,此时第m个粒子的位置用x′m(t)表示;

e)根据新的粒子群体,计算信号源可能的位置,如(5)所示;

其中: 是第i个机器人在第t时刻评估的信号源位置;

f)更新信号源评估位置,如(6)式所示;

其中:zij(t)表示第i个机器人,在上一次信号源位置更新时间与时间t之间,如果接收到了第j个机器人传递的信号源评估位置,则zij(t)=1;否则zij(t)=0; 是第i个机器人在第t时刻更新后的信号源评估位置; 是第j个机器人在事件触发时刻,即第 时刻通过网络传递过来的更新后的信号源评估位置;

第三步:建立事件触发通信规则,即给出状态误差和机器人之间的状态误差相互关系;

对于第i个机器人,事件触发的时间序列表示为: 并且能够被获得,s=0,

1,2..., 是初始时刻,如(7)所示;

其中:inf{·}表示下确界;

其中:||M||是矩阵M的泛数; 表示第i个机器人在第t时刻的位置状态误差; 表示第i个机器人在第 时刻的位置;pi(t)是第i个机器人在第t时刻的位置; 表示第i个机器人在第t时刻的速度状态误差;qi(t)是第i个机器人在第t时刻的速度; 表示第i个机器人在第 时刻的速度;

表示虚拟领导者的位置状态误差; 表示虚拟领导者在第时刻的位置;p0(t)是虚拟领导者在第t时刻的位置; 表示虚拟领导者的速度状态误差; 表示虚拟领导者在第 时刻的速度;q0(t)是虚拟领导者在第t时刻的速度; 是第i个机器人的机器人之间的位置状态误差; 表示第j个机器人在第 时刻的位置;

是第i个机器人的机器人之间的速度状态误差; 表示第j个机器人在第 时刻的速度;β,γ,h是参数,并且满足μmin是矩阵M+MT的最小特征值,T表示矩阵转置;

第四步:根据下述条件,计算第i个机器人的控制输入,具体步骤如下:a)对于时间 并且gi(t)≤0;第i个机器人的控制输入如(9)式所示;

其中:di,dj是随机矢量,被使用保持机器人之间的安全距离;

b)对于时间 并且gi(t)>0,那么一个新的时间区间被设定,即并且当前时间 第i个机器人的控制输入则用 代替(9)式中的 得到;

第五步:对于虚拟机器人,控制输入如(10)式所示;

其中:λ>0是一个正常数;

第六步:如果终止条件满足,则机器人停止运行,并将最终信号源位置输出;如果终止条件没有满足,则返回第二步继续执行。