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专利号: 2019103090178
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:

1.一种事件驱动的固定时间电磁源定位方法,能独立运行在机器人群体中每个机器人的控制系统中;对于第i个机器人,i=1,2,...,n,n是机器人的数量,其特征在于,该方法的具体步骤如下:第一步:计算多机器人系统数据,具体步骤如下:a)建立多机器人系统的通信矩阵A=[aij};如果第i个机器人能够和第j个机器人通信,则aij>0,否则,aij=0,i=1,2,...,n,j=1,2,...,n;

b)建立机器人群体的拉普拉斯矩阵

其中:

c)设定一个虚拟领导者,即虚拟机器人,具有位置x0(t)和速度v0(t),并且有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ai0>0;否则,ai0=0,i=1,2,...,n;

d)建立矩阵M=L(Gn)+diag{a10,...,an0},其中:diag{a10,...,an0}是对角矩阵;建立矩阵 其中: 是克罗内克积;Im是m×m的单位矩阵;

e)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k个粒子其中: 是第k个粒子在t时刻

的位置; 是第k个粒子在t时刻的速度; 第κ个粒子在t时刻的权重;

f)第i个机器人的动力学如(2)所示;

其中: 是第i个机器人在第t时刻的位置; 是第i个机器人在第t时刻的速度; 是第i个机器人在第t时刻的控制输入; 是m维实数向量;

第二步:预测电磁源位置,具体步骤如下:a)对于第i个机器人,在第t时刻,假设第k个粒子是电磁源,则第i个机器人在当前位置上评估的信号强度 如(3)式所示,其中k=1,2,...,N其中: 是第i个机器人,在第t时刻,接收到的第k个粒子发射的信号强度; 是取整数;log是以10为底的对数;

b)根据(4)式,计算第k个粒子的权重i

其中:Z (t)是第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;R是噪声方差;

c)归一化权重,如(5)式所示;

其中: 是第k个粒子的归一化权重;

d)计算第i个机器人的电磁源评估位置,如(6)式所示;

其中: 是第i个机器人的电磁源评估位置;

e)更新第k个粒子的位置和速度,如(7)所示;

其中:ω是惰性参数;c1和c2是参数;rand是[0,1]内的随机数; 是所有粒子权重最大粒子的位置; 是第k个粒子的历史权重最大粒子的位置; 是第k个粒子在t+1时刻的速度; 是第k个粒子在t+1时刻的位置;

f)根据粒子的权重,采用赌轮法重新采样粒子;

第三步:建立事件驱动通信规则,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,驱动的时间序列可以表示为: 并且能够被获得,其中s=0,1,2..., 是初始时刻,如(8)所示;

其中:inf{·}表示下确界;

其中:

其中: 表示第i个机器人在第 时刻的位置; 表示第i个机器人在第 时刻的速度; 表示虚拟领导者在第 时刻的位置; 表示虚拟领导者在第 时刻的速度; 表示第j个机器人在第 时刻的位置; 表示第j个机器人在第 时刻的速度;δ>0,γ>0,h>0是参数;

第四步:根据下述条件,计算第i个机器人的固定时间控制输入,具体步骤如下:a)对于时间 并且Ωi(t)≤0;第i个机器人的固定时间控制输入如(10)式所示;

i j

其中:d,d是矢量,被使用保持机器人之间一定的安全距离;a>0是偶数;

b>0是奇数;参数满足

μmin是Δ+ΔT的最小特征值;Imn是mn×mn的单位矩阵,T表示转置;

b)对于时间 并且Ωi(t)>0,那么一个新的时间区间被设定,即并且当前时间 第i个机器人的固定时间控制输入则用 代替(10)式中的 得到;

第五步:对于虚拟领导者,控制输入如(11)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,并将最终电磁源位置输出;如果终止条件没有满足,则返回第二步继续执行。

2.根据权利要求1所述的一种事件驱动的固定时间电磁源定位方法,其特征在于:所述的终止条件满足为给定的最大搜索时间已经达到。