[发明专利]一种基于智能移动机器人的多微纳探测器组网联合演示验证系统

权利要求书

1.一种基于智能移动机器人的多微纳探测器组网联合演示验证系统，其特征在于包括：显示终端(1)、协同控制模型库(2)、地面协同控制工作站(3)、星上无线通信设备模拟器(4)、智能移动机器人(5)、GPS接收机(6)和视觉导航设备(7)；星上无线通信设备模拟器(4)、智能移动机器人(5)、GPS接收机(6)和视觉导航设备(7)各为n个，星上无线通信设备模拟器(4)、GPS接收机(6)和视觉导航设备(7)分别装载在智能移动机器人(5)上，其中：

协同控制模型库(2)装有构建智能机器人位置信息和轨控信息的控制算法和控制模型，包括实现智能机器人队形保持、变换和重构功能的复合分层抗干扰控制算法，多目标优化算法，复合分层抗干扰控制模型，多目标优化模型；协同控制模型库(2)根据地面协同控制工作站(3)的决策结果和控制策略提供相应的控制算法和控制模型；

地面协同控制工作站(3)控制整个系统的协同工作、智能机器人队形变换和保持；地面协同控制工作站(3)根据当前环境信息对整个编队任务过程进行设计决策，根据决策结果采取相应的控制策略和协同控制模型库(2)中相应的控制算法；另外，智能移动机器人(5)将各自状态信息回传给地面协同控制工作站(3)，使地面协同控制工作站(3)根据当前环境的动态变化以及智能移动机器人(5)的状态信息对任务进行重新设计和规划，对各个智能移动机器人进行重新调度，控制整个系统的通信，并根据协同任务需要，控制智能移动机器人保持和改变队形；

星上无线通信设备模拟器(4)通过设备模拟太空中卫星间信息传递过程，基于n个智能移动机器人(5)验证星间数据发送和接收能力，为智能移动机器人(5)与地面协同控制工作站(3)之间提供通信链路；

智能移动机器人(5)作为GPS接收机(6)和星上无线通信设备模拟器(4)的载体，通过星上无线通信设备模拟器(4)接收地面协同控制工作站(3)发出的控制指令来控制自身移动，以及智能移动机器人(5)间的绝对位置和相对位置变化；

GPS接收机(6)用来实时测量智能移动机器人(5)的位置信息以及两个不同智能移动机器人(5)之间的相对位置信息，测量结果经星上无线通信设备模拟器(4)返回给地面协同控制工作站(3)；

视觉导航设备(7)通过对地面和相邻智能移动机器人(5)的实时图像采集和处理来辅助GPS接收机(6)实时测量智能移动机器人(5)的位置信息和两个智能移动机器人(5)之间的相对位置信息；

显示终端(1)为三维视景演示系统，通过RS232串口与地面协同控制工作站(3)连接，实时显示协同工作、组网队形变换和保持的结果信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能移动机器人的多微纳探测器组网联合演示验证系统，其特征在于：所述的地面协同控制工作站(3)由多机器人系统工作空间、决策模块以及实时转换接口组成；多机器人系统工作空间完成对多机器人系统的控制，采用视觉反馈的视觉伺服控制方法或其他控制方法来实现对机器人的单体控制；决策模块的功能主要有两个方面：一是监控多机器人系统在运动过程中可能出现的一些故障情况，二是根据实时接口对环境的辨识来决定当前应该采取的控制策略，将采取的控制策略反馈到多机器人系统工作空间后调用相应的控制算法进行控制，包括队形控制、跟踪控制和避障控制；实时接口对系统状态、各智能移动机器人(5)状态以及工作环境进行有效的感知与辨识，使地面协同控制工作站(3)根据当前环境的动态变化以及智能移动机器人(5)的状态信息给决策模块的决策提供依据，此外，实时接口还能根据上层决策模块的结果来切换合适的控制律，驱动底层的反馈控制来实现当前的运动和行为，并且若出现系统故障则进行系统的重构。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能移动机器人的多微纳探测器组网联合演示验证系统，其特征在于：所述的星上无线通信设备模拟器(4)由天线、射频单元、基带处理单元、综合处理器等组成；为了降低收发信号的质量体积，采用中频数字化的实现方式；由天线接收到的信号经过发射器射频单元进行中频信号处理后，将模拟中频输出通过综合处理器中的混频模块和模数转换模块进行频谱下变频移到基带处理单元，之后对基带信号进行采样，在数字域对信号进行信道畸变处理，之后再经过综合处理器中的数模转换模块和混频模块进行频谱上变频处理，得到模拟中频输出后再经过接收器射频单元得到模拟信号；

4.根据权利要求1所述的一种基于智能移动机器人的多微纳探测器组网联合演示验证系统，其特征在于：所述的智能移动机器人(5)作为GPS接收机(6)和星上无线通讯设备模拟器(4)的载体，由行走系统(51)、传感系统(52)、操作系统(53)以及外部接口(54)组成，操作系统(53)作为整个系统的主控板，传感系统(52)在机器人运作期间将感测到的各种信号传送给操作系统(53)驱动行走系统(51)，行走系统(51)在操作系统(53)的控制下完成各个动作，外部接口54通过无线通讯模块与其他机器人节点和地面协同工作站进行通讯。