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专利号: 2022106797252
申请人: 西安工业大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法,其特征在于:

1)指定机器人的工作区域,构建全局地图;

2)初始化机器人工作区域的污染源密度函数,同时设定污染浓度预警阈值;

3)根据全局地图获取每个机器人的初始位置信息,根据机器人的初始位置信息对全局地图进行维诺划分,得到初始维诺单元;

4)根据初始化的污染源密度函数计算每个初始维诺单元的质心;

5)设置用于计算机器人位置与质心位置之间误差的位置误差控制器,该位置误差控制器驱动机器人前往质心;

6)机器人实时采集工作区域的污染浓度信息,并计算工作区域的污染源密度函数;

7)判断当前污染浓度是否超出设定的污染浓度预警阈值,在污染浓度超出预警阈值时进行预警;

8)在全局地图中获取每个机器人的当前位置信息,根据机器人的当前位置信息对全局地图重新进行维诺划分,得到当前的维诺单元;

9)根据计算的污染源密度函数计算当前每个维诺单元的质心,所述步骤9)之后还包括质心位置判断:若有任一质心位于障碍物区域之内或全局地图之外,则约束该质心位置,直至所有质心位于全局地图之内障碍物区域之外;

所述约束质心位置为:

停止对该质心所在维诺单元的重新划分,位于该维诺单元内的机器人处于等待状态;

随着工作区域内其他维诺单元的更新,该机器人所在的维诺单元被动更新,被动更新后的维诺单元质心随之改变直至位于障碍物区域之外全局地图之内

10)判断机器人位置与步骤9)的质心位置是否重合,若机器人位置与质心位置重合,则判定机器人定位到空气污染源,将机器人的位置信息作为污染源的位置信息;若机器人位置与质心位置不重合,则执行步骤5);

所述工作区域的污染源密度函数的计算方法为克里金插值预测方法、核密度估计法或径向基插值法。

2.根据权利要求1所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法,其特征在于:所述机器人的数量至少为4个。

3.根据权利要求2所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法,其特征在于:所述步骤1)还包括在全局地图中确定障碍物区域。

4.根据权利要求3所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法,其特征在于:所述质心位置判断之后还包括:

判断机器人到达质心的路径上是否存在障碍物,若存在,则规划避障路径,躲避障碍物。

5.根据权利要求4所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法,其特征在于:所述障碍物区域为圆形,障碍物在全局地图中所占的障碍物实际区域位于障碍物区域内,并且障碍物实际区域的至少2个顶点与障碍物区域的边缘相交。

6.根据权利要求5所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法,其特征在于:所述规划避障路径包括:

计算避障半径,避障半径为障碍物区域半径与机器人半径之和;

确定避障边线,避障边线为以障碍物区域的圆心为圆心,以避障半径为半径得到的圆形边线;

确定避障路线,机器人规划路径与避障边线相交的两点之前对应的弧线即为避障路线,其中避障路线对应的圆心角θ满足0<θ≤π。

7.根据权利要求6所述的基于多机器人编队的空气污染源预警定位方法,其特征在于:所述构建全局地图的方法为遥感法、测绘法或SLAM技术。