[发明专利]一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人设备测控领域，尤其是涉及了一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法。

背景技术

从前些年起，如何让一个集群的遥控设备覆盖某片区域从而自主地进行重要事件的监控，成为了研究的热点。具体来讲，它的任务是在指定的空间内，使用一组无人设备或者遥控设备组成一个检测网络，去监控此指定空间内重要事件的发生，在如深夜治安、医院监控、厂房安全、和不适合人类工作的环境等场景中具有巨大应用前景。

尽管此研究吸引众多关注及具有潜力，但成熟的方案并不多见，其中最主要的技术难点之一在于如何让这组无人设备自主地去完全覆盖需要检测的区域而不需要全局调配，同时过往研究大都建立在非凸空间上，不能应付所有显示场景。全局调配浪费资源，需要更好的装备及持续的动力，假如能只利用相邻无人设备之间的信息，就能达到局部配置的最优化，因此本文利用无人设备的非精确定位信息，在凸空间的条件下，创造了一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法。

本发明提出了一种合理划分检测区域的新方法。定义一个全局凸空间和一组无人设备或遥控设备组成的机器探测网络，固定其属性。对于每个无人设备个体有对应的输入，使用一阶函数进行动态管理。对比研究使用泰森多边形法则、有效泰森多边形法则和基于圆盘的泰森多边形法则进行半平面及平面的区域划分，最后使用设计的分布式算法对路径轨迹进行优化，得到无人遥控设备网络的局部最优配置。本发明可以在凸空间下进行区域划分，并且有效解决相邻无人设备二者距离不同时其区域划分问题。

发明内容

针对解决在无人设备监控事件发生时的空间划分问题，本发明的目的在于提供一种基于无人设备的非精确定位信息的分布式区域覆盖方法，提出了一种在凸空间下将无人设备自主路径规划局部最优化的框架。

为解决上述问题，本发明提供一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法，其主要内容包括：

(一)感应全局区域设定；

(二)空间分割；

(三)分布式控制法则应用；

其中所述的感应全局区域设定，在监控状态下设定一个闭合凸空间和一个由n个完全一致的尺寸可忽略的移动遥控设备(也可称作节点)组成的测控网络，其定义为：

其中u_i是每个遥控设备的输入控制信号。

进一步地，所述的测控网络，此网络中每个移动遥控设备的位置的不确定性具有边界则移动遥控设备的中心位置位于一个圆盘点内：

其中‖·‖是指欧几里得度量，q_i是由设备返回的位置信息；

同时，每个移动遥控设备的感知区域小于等于所有设备所能感应的共同区域，即：

接着，在范围内将一个移动遥控设备能探测到的所有区域称为“有效感应区域”根据公式(2)(3)，在的情况下，

根据公式(4)，如果能精确地知道一个移动遥控设备的位置，即那么这个设备的有效感应区域等于它的所有探测区域；反之如果这个设备的未知位置可能性区域大于它的探测区域能力，则有效感应区域面积为0。

进一步地，所述的空间分割，包括泰森多边形图法则，有效泰森多边形法则，对于圆盘点的有效泰森多边形法则。

进一步地，所述的泰森多边形图法则，在闭合凸空间Ω内所有的点q中，对于每个移动遥控设备(节点)i，其泰森多边形单元定义为：

泰森多边形单元为闭合凸空间Ω的镶嵌，即所有泰森多边形单元无重叠无间隙地填充满Ω，同时泰森多边形对德拉内三角剖分具有二元性，假设点q_i的德劳内近邻为：

N_i＝{j∈I_n,j≠i:∨_i∩∨_j≠0},i∈I_n(6)

因为分割泰森多边形单元时只需要考虑其德劳内近邻，则由公式(4)(5)可得，泰森多边形单元的获取可简化为：

因此对于点q_i，其泰森多边形单元的分割，用德劳内三角剖分和该点与N_i内所有点的半平面交界处划分获得。

进一步地，所述的有效泰森多边形图法则，在闭合凸空间Ω内所有的不确定区域D_i，D_i中含有所有的位置点可能性q_i，则有效泰森多边形单元定义为：