[发明专利]一种事件驱动的固定时间电磁源定位方法

说明书

本发明涉及一种事件驱动的固定时间电磁源定位方法。本发明首先根据机器人接收到的电磁信号强度和方向，采用进化粒子滤波方法评估电磁源可能的位置；然后，给出事件驱动的通信规则,通过比较机器人当前状态误差与机器人之间状态误差大小确定事件是否驱动。如果条件满足，事件驱动，则机器人需要将自己的状态信息发送到无线网络中，否则，不发送；最后,开发了固定时间一致性控制器,通过虚拟领导者，引导多机器人系统在固定时间间隔内与虚拟领导者速度保持一致，并向电磁源的位置方向运动。本发明弥补了传统控制的不足，设计的一种事件驱动的固定时间电磁源定位方法，不但能够使多机器人快速准确定位电磁源，而且可以节省芯片和通信资源。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种事件驱动的固定时间电磁源定位方法。

背景技术

电磁源的检测与定位对人类健康安全有重要的意义。因此，如何快速有效地定位电磁源是一个非常重要的问题。处理该问题，通常可以采用多机器人系统合作定位电磁源。传统的多机器人合作定位方法，不但要求机器人之间实时通信，交换机器人之间的状态信息，占有了较多的无线网络资源。而且，当增加机器人数量时，通信的负担迅速增加。此外，控制器需要实时更新，很多无用的控制输入仍然被系统使用，占用了较多的芯片资源；另一方面，机器人状态的收敛速度依赖于机器人的初始位置，机器人需要较多的时间检测与定位电磁源。在这一背景下，本发明弥补了现有技术的不足。

发明内容

本发明的目标是针对现有技术的不足之处，提供了一种有效地搜索与定位电磁源方法，使得多机器人系统能够节省芯片和无线网络资源。首先根据机器人接收到的电磁信号强度，采用进化粒子滤波方法评估电磁源可能的位置；然后，给出事件驱动的通信规则,通过比较机器人当前状态误差与机器人之间状态误差大小确定事件是否驱动。如果条件满足，事件驱动，机器人需要将自己的状态信息发送到无线网络中，否则，不发送；最后,开发了固定时间一致性控制器,通过虚拟领导者，引导多机器人系统在固定时间间隔内与虚拟领导者速度保持一致，并向电磁源的位置方向运动。本发明弥补了传统控制的不足，设计的一种事件驱动的固定时间电磁源定位方法，不但能够使多机器人快速准确定位电磁源，而且可以节省芯片和通信资源。

本发明采用的控制方法可以有效地保证多机器人更好地搜索与定位电磁源的位置。

对于第i个机器人，i＝1，2，...，n，n是机器人的数量，该方法的具体步骤如下：

第一步：计算多机器人系统数据，具体步骤如下：

a)建立多机器人系统的通信矩阵A＝[a_ij]。如果第i个机器人能够和第j个机器人通信，则a_ij＞0，否则，a_ij＝0，i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，n。

b)建立机器人群体的拉普拉斯矩阵其中：

c)设定一个虚拟领导者，即虚拟机器人，具有位置x₀(t)和速度υ₀(t)，并且我们有虚拟领导者的所有计算在任意一个实体机器人上完成。如果虚拟领导者能够和第i个机器人通信，则a_i0＞0；否则，a_i0＝0，i＝1，2，...，n。

d)建立矩阵M＝L(G_n)+diag{a₁₀，...，a_n0}，其中：diag{a₁₀，...，a_n0}是对角矩阵。建立矩阵其中：是克罗内克积；I_m是m×m的单位矩阵。

e)对于第i个机器人，在搜索空间中产生均匀分布的N个粒子。第k个粒子其中：是第k个粒子在t时刻的位置；是第k个粒子在t时刻的速度；第k个粒子在t时刻的权重。

f)第i个机器人的动力学如(2)所示。