[发明专利]基于矩阵半张量积的机器人气体泄漏源定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体泄漏源定位方法及系统，具体地说是一种基于矩阵半张量积的机器人气体泄漏源定位方法及系统，属于气体泄漏源定位技术领域。

背景技术

危险气体泄漏源定位对人类安全有着非常重要的意义，如海洋、河流环境监测，污染物的源头追踪和定位，以及化学工厂中有毒气体泄漏的源头等等。因此，如何快速有效地定位危险气体泄漏源是一个极其重要的问题。然而，危险气体泄漏源定位问题在不同的环境下，呈现出不同的特点。通常，在没有气流的条件下，气味分子的扩散是一个主要力量，它能够驱动气味分子远离气味源,最大的浓度将会在气味源的附近出现。因此，我们可以使用梯度的方法来定位气味源。然而，在真实的世界里，气流是一种影响气味扩散的主要力量，它通过影响气味分子的运动，形成羽烟。

机器人对气体泄漏源进行定位主要分为三个阶段，即烟羽发现、烟羽跟踪和气味源确认三个阶段。在实际风速/风向变化比较大的气流环境中，气体浓度容易由于受湍流影响而变得蜿蜒、不连续。另外，由于受气体传感器探测距离和灵敏度的限制，大部分情况下机器人一开始不能通过嗅觉检测到气体浓度信息，主要采用随机搜寻方式进行烟羽发现，即机器人采用随机搜寻方式，认为在搜寻场景中气体泄漏源分布的概率是相等的，然后对场景进行遍历，这种搜索方式效率低，且存在一定的盲目性；在烟羽跟踪(依据浓度信息或/和风速风向信息追踪气体烟羽，以逼近气体泄漏源)过程中，依据嗅觉信息可能得到多个差异较大的可行路径，机器人面临路径选择的难题；在气体泄漏源确认过程中，目前主要采用浓度方法进行气体泄漏源确认，这种确认方法误判率高，如当机器人陷入局部最优时，其检测的浓度信息比较大，会将此局部区域误判为泄漏源。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于矩阵半张量积的机器人气体泄漏源定位方法及系统，其能够通过机器人实时检测的传感器信息智能地、自适应地选择定位行为，确保其快速地、稳定地定位到泄漏源。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：基于矩阵半张量积的机器人气体泄漏源定位方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S1：确定参与气体泄漏源定位的机器人个数，以及模糊控制规则的输入变量和输出变量，所述输入变量为机器人实时检测到的传感器信息，所述输出变量为定位行为；

步骤S2：建立输入变量到输出变量的模糊控制规则库；

步骤S3：利用矩阵半张量积理论将模糊控制规则转化为结构矩阵；

步骤S4：根据机器人实时检测到的传感器信息选取相应的定位行为。

进一步地，在步骤S1中，机器人个数表示为m，m≥1；输入变量表示为x₁、…、x_n，n为传感器的种类，n≥1；输出变量表示为y₁、…、y_m，y_m为第m个机器人的定位行为。

进一步地，在步骤S2中所述的模糊控制规则为：

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