[发明专利]基于有限状态自动机的多艾真体动态多目标协作跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人导航和应用领域，涉及一种基于有限状态自动机的多艾真体动态多目标协作跟踪方法。 

背景技术

现代任务的复杂化和多样化使得对多机器人结合和团队任务的完成有了较高的需求，协同多元艾真体如何通过已具备的视频获取设备，通过信息交互与融合，对环境进行侦察，通过视觉来指导行为的能力就特别重要。但是，目前在这方面并未存在一个通用性强的跟踪方法，可供广泛应用。 

在一个未知环境中，要使用一个具有视觉设备的大型机器人团队协作观测与跟踪动态多目标，需要异步的通过多机器人上的艾真体模型对环境实时地进行观察，并解决局部问题，同时需要整个多艾真体系统之间的同步与通信，保证信息的实时性和准确性，并根据全局信息进行决策。同步方面可以通过协议中的时间戳，多艾真体群体信息交互，或者结合服务器端的全局监控和管理来进行同步，而异步则使用基于有限状态自动机的艾真体模型，通过状态的定位，独立于动作控制平台，可调动不带视频设备的异质多艾真体，分布式计算信息，协同完成任务。这两者的结合，较好的折中解决了信息和决策的同步和异步问题，增加机器人团队对环境的自适应性，有利于机器人团队高效协同合作，保证侦察信息的全面性、准确性和快速性。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于有限状态自动机的多艾真体动态多目标协作跟踪方法。 

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是： 

一种基于有限状态自动机的多艾真体动态多目标协作跟踪方法，其特征在于：复合式艾真体根据通过自身探测的环境信息I、服务器或其他艾真体或艾真体群体管理者传达的需要完成的任务信息M、和/或服务器传达的人为的指定信息H，在多个有限状态自动机中，选择一个有限状态自动机作为用以维持该复合式艾真体行为状态模型的有限状态自动机。 

所述的有限状态自动机为全自动状态机和半自动状态机； 

全自动状态机为： 

由等待、观测、跟踪、丢失和忙碌5个状态组成，各状态的具体转换关系如下： 

(a)对于“等待”状态，输入为“禁止连接”则保持原状态；输入为“连接”则切换到“观测”状态； 

(b)对于“观测”状态，输入为“丢失目标”则保持原状态；输入为“禁止连接”则切换到“等待”状态；输入为“任务”则切换到“忙碌”状态；输入为“命令”则切换到“丢失”状态；输入为“发现目标”则切换到“跟踪”状态； 

(c)对于“跟踪”状态，输入为“发现目标”则保持原状态；输入为“丢失目标”则切换到“丢失”状态；输入为“任务”则切换到“忙碌”状态；输入为“命令”则切换到“观测”状态；输入为“禁止连接”则切换到 “等待”状态； 

(d)对于“丢失”状态，输入为“丢失目标”则保持原状态；输入为“发现目标”则切换到“跟踪”状态；输入为“任务”则切换到“忙碌”状态；输入为“命令”则切换到“观测”状态； 

(e)对于“忙碌”状态，输入为“禁止连接”则切换到“等待”状态；输入为“任务完成”则根据记录，回复到接受任务之前的状态，为“观测”状态，“丢失”状态或者是“跟踪”状态； 

半自动状态机为： 

由等待、观测、跟踪、丢失和忙碌5个状态组成，各状态的具体转换关系如下： 

(a)对于“等待”状态，输入为“禁止连接”则保持原状态；输入为“连接”则切换到“观测”状态； 

(b)对于“观测”状态，输入为“丢失目标”则保持原状态；输入为“禁止连接”则切换到“等待”状态；输入为“任务”则切换到“忙碌”状态；输入为“发现目标”则切换到“跟踪”状态； 

(c)对于“跟踪”状态，输入为“发现目标”则保持原状态；输入为“丢失目标”则切换到“丢失”状态；输入为“任务”则切换到“忙碌”状态；输入为“命令”则切换到“观测”状态；输入为“禁止连接”则切换到“等待”状态； 

(d)对于“丢失”状态，输入为“丢失目标”则保持原状态；输入为“发现目标”则切换到“跟踪”状态；输入为“任务”则切换到“忙碌”状态；输入为“命令”则切换到“观测”状态； 

(e)对于“忙碌”状态，输入为“禁止连接”则切换到“等待”状态；输入为“任务完成”则根据记录，回复到接受任务之前的状态，为“观测”状态，“丢失”状态或者是“跟踪”状态。 

所述的复合式艾真体的行为可表示为M＝(Q，∑，δ，q₀，F)，是一个由以下几部分组成的数学模型： 

一个状态的有穷集合Q＝{等待，观测，跟踪，丢失，忙碌}，即