[发明专利]一种基于采样数据的多运动体系统编队控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于采样数据的多运动体系统编队控制装置及方法。该装置包括图像采集处理模块、传感器模块、无线通信模块和控制模块。方法为：首先在预设的多运动体网络中布置多个运动体并对运动体进行编号，设置系统通信拓扑；然后建立运动体的运动模型，给定编队信息，确立控制目标；接着构建基于采样数据和观测器的编队控制算法；最后各运动体通过无线通信网络周期性地获取邻居或领导者的位置信息，将采集的数据进行融合，执行编队算法，实现编队控制。本发明用于运动体速度信息测量，方便易行且测量结果准确，通过采样数据实现编队控制，节约了通信成本和网络资源。

技术领域

本发明涉及多运动体编队控制技术领域，特别是一种基于采样数据的多运动体系统编队控制装置及方法。

背景技术

多运动体系统是人工智能领域中的重要分支，是一门新兴的综合性极强的前沿系统科学。多运动体系统是指由多个具备一定的感知和通信能力的运动体组成，并且各运动体之间通过无线通信网络进行信息交互，相互协调合作完成给定任务的系统。多运动体系统的概念起源于自然界中很多动物的群体行为，例如鸟类排成队形飞行、鱼群围绕某一中心旋转等，这些动物群体都拥有庞大的数量，依靠个体之间的联系和本能即可形成一定的协调运动，并且是有秩序的、分布式的协同运动和智能行为。多运动体系统在工业、军事、交通等领域都有着广泛的应用，其中多运动体编队控制是一项典型的应用。

多运动体编队控制目前大多采用的是分布式控制，其核心问题是一致性。一致性是指随着时间不断增大，多运动体系统中的各个成员通过彼此的作用和信息交互，根据某种控制律使每个成员的状态达到一致。在控制算法的设计中，需要将多运动体系统之间的通讯抽象为一个拓扑结构，并将其状态变化规律抽象为控制律，通过控制运动体的速度或加速度实现控制目标。目前，大多数多运动体系统内部信息交互都是实时连续的，存在运动体速度信息测量困难和测量结果不准确的问题，占用了大量的通信成本和网络资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种准确率高、通信成本低、节省网络资源的基于采样数据的多运动体系统编队控制装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于采样数据的多运动体系统编队控制装置，包括图像采集处理模块、传感器模块、无线通信模块和控制模块；

所述图像采集处理模块，用于拍摄运动体运动图像并交由计算机计算出实际位置坐标，最后反馈给相应运动体，同时采集周围环境的信息，动态地调整编队信息；

所述传感器模块，设置在运动体上，用于测量运动体自身和邻居的距离，或运动体自身和领导者的距离；

所述无线通信模块，用于运动体之间，以及运动体与计算机之间的通信；

所述控制模块，设置在运动体上，用于将采集数据融合，执行编队控制算法。

一种基于采样数据的多运动体系统编队控制方法，包括以下步骤：

步骤1：在预设的多运动体网络中布置多个运动体并对运动体进行编号，设置系统通信拓扑；

步骤2：建立运动体的运动模型，给定编队信息，确立控制目标；

步骤3：构建基于采样数据和观测器的编队控制算法；

步骤4：各运动体通过无线通信网络周期性地获取邻居或领导者的位置信息，将采集的数据进行融合，执行编队算法，实现编队控制。

进一步地，步骤1所述的在预设的多运动体网络中布置多个运动体并对运动体进行编号，设置系统通信拓扑，具体如下：