检索结果-南通市图书馆

高技术通讯 2003年第6期13卷 54-58页

作者：赵晓东王树国严艳军蔡鹤皋哈尔滨工业大学机电控制及自动化系机器人研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学自动控制系哈尔滨150001

推导了旋量表示的空间机器人数学模型。采用改进的势场法对障碍环境下空间机器人的路径规划问题进行了研究,并对已知障碍环境下三自由度空间机器人的避碰规划问题进行了仿真研究。

关键词：空间机器人路径规划算法障碍环境仿真微重力环境模型势场法

一种障碍环境下机器人路径规划的蚁群粒子群算法

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控制理论与应用 2009年第8期26卷 879-883页

作者：邓高峰张雪萍刘彦萍河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001

针对机器人在障碍环境下寻找最优路径问题,提出了一种障碍环境下机器人路径规划的蚁群粒子群算法.该方法有效地结合了粒子群算法和蚁群算法的优点,采用栅格法进行环境建模,利用粒子群算法的快速简洁等特点得到蚁群算法初始信息素分布,... 详细信息

针对机器人在障碍环境下寻找最优路径问题,提出了一种障碍环境下机器人路径规划的蚁群粒子群算法.该方法有效地结合了粒子群算法和蚁群算法的优点,采用栅格法进行环境建模,利用粒子群算法的快速简洁等特点得到蚁群算法初始信息素分布,以减少迭代次数,加快算法的收敛速度;同时利用蚁群算法之间的可并行性,采用分布式技术实现蚂蚁之间的并行搜索,求解精度高等优点,求精确解.仿真实验结果证明了该方法的有效性,是机器人路径规划的一种较好的方法.

关键词：路径规划障碍环境蚁群算法粒子群算法

障碍环境下的空间Skyline查询方法研究

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障碍环境下的空间Skyline查询方法研究

作者：冯涛哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

现如今随着大数据技术的发展,空间数据库受到越来越多研究者的青睐,并在卫星导航、军事系统和地理信息系统等领域得到广泛应用。空间Skyline查询作为空间数据库的一种重要的查询技术也成为了研究的热点。在障碍环境下,研究者对空间Skyl... 详细信息

现如今随着大数据技术的发展,空间数据库受到越来越多研究者的青睐,并在卫星导航、军事系统和地理信息系统等领域得到广泛应用。空间Skyline查询作为空间数据库的一种重要的查询技术也成为了研究的热点。在障碍环境下,研究者对空间Skyline查询方法已进行了部分研究,但对位置隐私及用户多维偏好查询尚有不足。为了进一步满足现实查询需求,本文重点解决了在障碍环境下基于隐私保护、用户多维偏好查询的空间Skyline查询问题。首先,在进行多用户查询时,本文解决了障碍环境下基于隐私保护的空间top-k Skyline查询问题并提出相应查询算法。针对位置隐私保护,本文设计了匿名强度可调节抵御中心伪装攻击的隐私保护匿名模型,并在此基础上提出查询算法。该算法包括四个阶段:过滤数据集、一步精炼数据集、二步精炼数据集、比重权衡数据集。这种分阶段进行数据集筛选查询的策略,实现了在达到保护隐私的目的的同时又对用户返回精确的Skyline集合。这一方法补充了在障碍环境下进行空间Skyline查询时的无法满足位置隐私保护的不足。进一步,在实现单用户查询时,本文研究了在障碍空间下进行多维偏好的空间Skyline查询,并提出相应查询方法。该方法以空间维度属性作为主导因素,在约减数据集阶段,根据距离阈值范围大小,结合Voronoi图的k阶邻接特性对大量数据点进行约减,并在约减过程中记录数据点到查询点的距离。在筛选数据集阶段根据判断障碍物的位置分布是否对查询过程产生影响来减少障碍空间支配的判断次数,然后结合非空间属性的支配关系进一步精炼数据集得到最终的查询结果集合。

关键词：空间Skyline查询隐私保护障碍环境空间数据库

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障碍环境中多无人机协作编队与追逃问题研究

障碍环境中多无人机协作编队与追逃问题研究

作者：姜林萍沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

无人机因为自身优秀的性能,在军事和民事领域都得到了广泛的应用。但是在处理复杂问题的时候,单架无人机往往很难单独完成任务,因此需要通过多架无人机的协作来完成。本文以无人机作战任务作为研究背景,利用多无人机协作的优势,对多无... 详细信息

无人机因为自身优秀的性能,在军事和民事领域都得到了广泛的应用。但是在处理复杂问题的时候,单架无人机往往很难单独完成任务,因此需要通过多架无人机的协作来完成。本文以无人机作战任务作为研究背景,利用多无人机协作的优势,对多无人机编队队形的构建与避障问题、多无人机的队形变换问题和障碍环境下多无人机协作追逃问题进行研究。主要研究工作如下:首先,针对多无人机编队队形构建与避障问题,基于一致性原理,采用领航-跟随的控制方法对编队队形进行控制,利用动态窗口法来处理编队前进过程中规避静态障碍物的问题。在编队避障算法的整体控制下,多架无人机能够形成理想的编队队形并且成功规避障碍物。经实验验证该算法能够很好地完成编队避障的任务。然后,针对多无人机的队形变换问题,首先通过离散粒子群算法将目标队形上的点进行初步分配。当多架无人机飞向目标位置时间不一致时,采用Dubins航路调整策略对各架无人机的航路长度进行调整,使多架无人机以总航程尽量短为原则同时到达目标队形的对应位置。最后,针对二维平面内存在障碍时的多无人机追逃问题,利用多无人机之间的协作完成了对具有速度优势的逃避者的抓捕,并给出了捕获条件。首先介绍了Apollonius圆算法的基本原理。随后,针对无障碍环境下多追捕者的不同包围状态,给出了追捕者和逃避者各自的策略以及成功抓捕具备速度优势的单一逃避者的条件。最后,综合考虑障碍规避约束和机动约束,提出了将Apollonius圆算法与几何算法结合的协作策略,以便能够在规避圆形障碍物的同时成功抓捕逃避者。仿真结果表明,在无障碍和有障碍的情况下,本文的算法均能完成对具有速度优势逃避者的抓捕,验证了该算法的有效性。

关键词：多智能体协作编队控制追逃博弈障碍环境多无人机

障碍环境下多无人机对地任务决策与轨迹规划研究

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障碍环境下多无人机对地任务决策与轨迹规划研究

作者：刘京宗哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着无人机使用场景的复杂化、执行任务的多样化，单无人机的任务处理能力逐渐达到极限，多无人机协同执行任务的方式逐渐发展为研究热点，其中任务分配问题和轨迹规划问题是影响多无人机协同执行任务效果的两个关键问题：任务分配的优... 详细信息

随着无人机使用场景的复杂化、执行任务的多样化，单无人机的任务处理能力逐渐达到极限，多无人机协同执行任务的方式逐渐发展为研究热点，其中任务分配问题和轨迹规划问题是影响多无人机协同执行任务效果的两个关键问题：任务分配的优劣直接影响多无人机任务执行的收益，轨迹规划则有助于无人机获得更安全平稳的路径。因此，对多无人机的任务分配和轨迹规划进行研究有重要意义。本文关注障碍物对任务分配和轨迹规划带来的影响，针对障碍环境下多无人机的任务分配和轨迹规划问题展开研究。　　首先，对固定翼无人机动力学模型及基础控制方法展开研究。建立固定翼无人机质点动力学模型并证明其微分平坦性，为轨迹规划提供理论支撑;设计虚拟领航者编队控制方法和PID控制器，实现多无人机的轨迹跟踪控制。　　其次，研究障碍环境下基于影响度的多无人机多任务分配方法。考虑任务场景中的障碍约束，设计一种快速全局轨迹规划方法用于生成任务点间无碰撞轨迹，并利用该轨迹估计任务执行时间，提高任务分配结果的合理性;在此基础上，针对任务执行过程中可能出现的任务添加、无人机数量变化等动态场景，设计相应的处理机制，提出了障碍环境下基于影响度的动态任务分配方法，拓宽了该算法的适用场景。　　然后，研究基于B样条的固定翼轨迹规划方法。利用B样条对无人机轨迹进行参数化，考虑障碍约束、无人机动力学可行性约束，将局部轨迹规划问题建模为优化问题求解;针对算法迭代优化收敛慢的问题，利用粒子群算法进行B样条控制点的初值寻找，从而提高求解速度。数值仿真显示该算法可在满足约束条件的情况下规划出无碰撞轨迹。　　最后，基于ROS系统搭建多无人机任务协同仿真平台验证上述算法的有效性。利用PX4飞控的软在环仿真工具搭建多无人机任务协同仿真平台，采用Gazebo仿真软件模拟真实环境。平台通过模拟真实无人机执行任务的行为，检验所提出的任务分配和轨迹规划算法。仿真结果显示，本文所提出算法可较好的实现障碍环境下多无人机的任务分配和轨迹规划。

关键词：多无人机系统任务分配轨迹规划障碍环境机器人操作系统编队控制

障碍环境下无线传感器网络移动充电路径优化策略

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障碍环境下无线传感器网络移动充电路径优化策略

作者：孔祥雪天津大学

学位级别：硕士

在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)中,采用移动设备(Mobile Charger,MC)对节点进行无线充电和数据收集,可以在一定程度上解决节点能量受限的问题。考虑在实际应用中,障碍的存在不仅会导致节点之间的通信障碍,而且会影响... 详细信息

在无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)中,采用移动设备(Mobile Charger,MC)对节点进行无线充电和数据收集,可以在一定程度上解决节点能量受限的问题。考虑在实际应用中,障碍的存在不仅会导致节点之间的通信障碍,而且会影响移动设备的路线规划,进而影响网络性能。因此本文研究了障碍环境下基于移动设备MC的节点充电及数据收集问题,提出了移动设备MC移动路径的优化策略。主要工作包括以下几个部分:1)研究了障碍环境下的移动设备的数据收集和充电路径优化问题,提出了连通矩阵、最短跳数矩阵和节点合适度等参数,描述节点彼此之间的连通关系和距离关系。2)分析了能量约束下的路径优化问题,提出了低时延的路径优化策略LDMC(Low delay mobile charging strategy,LDMC);考虑充电节点的剩余能量,提出了基于剩余能量的路径优化策略REMC(Optimal residual energy mobile charging strategy,REMC);综合考虑簇头节点的剩余能量以及数据收集时延,提出了基于节点充电权值的路径优化策略CWMC(Mobile charging strategy based on charging weight)。3)证明了障碍环境下的MC移动充电路径优化问题为NPC问题,并对提出的充电路径优化策略进行了仿真分析。比较了不同策略下的路径长度、平均充电时延和剩余节点数,并分析了MC的移动速度和网络节点数量对路径长度、平均充电时延和网络能耗的影响。结果显示基于节点充电权值的路径优化策略CWMC的综合性能较好。随着MC移动速度的增加,MC的路径长度保持不变,而平均充电时延和网络能耗呈下降趋势;随着网络中节点数量的增加,MC的路径长度和网络的能耗呈上升趋势,平均充电时延呈下降趋势。

关键词：无线传感器网络障碍环境移动充电数据收集路径优化

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障碍环境中多机器人路径规划及任务分配

障碍环境中多机器人路径规划及任务分配

作者：吕云峰湖南大学

学位级别：硕士

相比单机器人系统,多机器人系统可以更可靠地、更快速地、更经济地完成指定任务。目前,多机器人系统主要应用在智能安防、搜索与救援、监视巡逻和环境监测等领域。然而,多机器人系统也面临着诸多难题与挑战,其中任务分配就是多机器人研... 详细信息

相比单机器人系统,多机器人系统可以更可靠地、更快速地、更经济地完成指定任务。目前,多机器人系统主要应用在智能安防、搜索与救援、监视巡逻和环境监测等领域。然而,多机器人系统也面临着诸多难题与挑战,其中任务分配就是多机器人研究领域中一个难点问题。本文针对障碍环境中多机器人路径规划及任务分配问题展开了深入的研究。在障碍环境中为了解决多机器人任务分配问题,必须先获取机器人到各个任务点的路径信息,即完成移动机器路径规划。路径规划的目的是找到一条从起点到终点安全的、无碰的可行路径。本文提出了一种改进A*路径规划算法:首先采用栅格法建立机器人工作空间的二维栅格模型,并使用传统的A*算法得到原始路径;然后,以较小的分割步长分割原始路径得到一系列路径节点;最后从起点开始用直线依次连接终点,如果直线没有穿过障碍物,则剔除中间路径节点,以此减小路径长度和转折角度。实验结果表明,本文提出的改进A*路径规划算法可以获得一条安全无碰的可行路径,并能有效减少路径长度和转折角度,进一步优化原始路径,也为多机器人任务分配提供更优的路径信息。在获得了准确的路径信息后,本文提出了一种改进果蝇优化算法来解决障碍环境中多机器人任务分配问题。为了将连续优化算法应用到离散问题中,本文使用整数环形码完成了解的编码。采用随机单物品拍卖机制启发式地初始化种群位置,产生相对好的初始解,以便更快地搜索到全局最优解。在果蝇优化算法嗅觉搜索阶段,基于问题的背景知识设计了三种操作算子:操作算子一旨在调整机器人任务序列,产生领域解;操作算子二是调整任务的分配,以跳出局部最优陷阱;操作算子三的作用是修复不可行解;这些操作算子将引导算法向更优的解空间趋近。在视觉搜索阶段,采用精英策略来保护当前最优的种群位置。如果产生比初始位置更好的个体,则种群飞向该果蝇个体位置;否则不更新种群位置。采用正交实验法完成了算法的参数整定;对比实验证明了种群位置启发式初始化机制的可行性和有效性;最终,对比实验结果表明本文算法可以有效地解决障碍环境中多机器人任务分配问题。

关键词：任务分配多机器人路径规划障碍环境

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基于变施密特数的障碍环境气体扩散数值仿真

安全与环境学报 2022年第2期22卷 919-925页

作者：孟庆浩杨子祯侯惠让井涛天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

通过气体扩散仿真获得气体分布是应对城市环境毒害气体泄漏和扩散问题的重要手段。城市多障碍环境下,风场呈现湍流特点,对气体扩散分布有明显影响。湍流施密特数(Sc_(t))描述了风场湍流特性与气体扩散分布的关系,其取值对湍流环境气体... 详细信息

通过气体扩散仿真获得气体分布是应对城市环境毒害气体泄漏和扩散问题的重要手段。城市多障碍环境下,风场呈现湍流特点,对气体扩散分布有明显影响。湍流施密特数(Sc_(t))描述了风场湍流特性与气体扩散分布的关系,其取值对湍流环境气体扩散仿真的准确性十分重要。针对多障碍物环境下气体扩散数值仿真问题,提出了一种基于变Sc_(t)的计算流体力学仿真方法:通过调用仿真风场数据自适应计算Sc_(t),进而利用变Sc_(t)进行气体扩散仿真。通过Ansys Fluent计算仿真结果,与开源障碍物阵列风洞试验数据集进行对比,验证了使用本方法获得的仿真气体质量浓度分布与风洞试验数据的一致性,且仿真准确性优于基于常量Sc_(t)等仿真方法,可以应用于复杂障碍物环境下的气体扩散仿真。

关键词：公共安全气体扩散分布障碍环境湍流施密特数计算流体力学仿真(CFD)

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面向复杂障碍环境的多机协同侦察任务规划

电光与控制 2021年第2期28卷 43-47页

作者：朱黔黄蓓许诺李强周锐中国运载火箭技术研究院战术武器事业部北京100076 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对复杂障碍环境下的多机协同侦察任务规划问题开展研究。首先,针对不同侦察任务需求,构建传感器探测、有效持续侦察时间、复杂多边形障碍等数学模型;随后,综合考虑持续侦察时间和障碍规避约束,提出了一种面向复杂障碍环境的多机协同... 详细信息

针对复杂障碍环境下的多机协同侦察任务规划问题开展研究。首先,针对不同侦察任务需求,构建传感器探测、有效持续侦察时间、复杂多边形障碍等数学模型;随后,综合考虑持续侦察时间和障碍规避约束,提出了一种面向复杂障碍环境的多机协同侦察规划分层求解方法,通过分层细化有效降低多机协同侦察问题的求解复杂度;最后,考虑无人机运动学约束,提出了一种基于贪心策略的启发式路径规划算法,能够在规避障碍物的同时获得尽可能短的可行路径。仿真结果证明了提出算法的有效性。

关键词：无人机协同侦察任务规划障碍环境

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基于改进蚁群算法的障碍环境下路径规划研究

机械与电子 2013年第7期31卷 61-64页

作者：徐利超张世武中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230027

针对寻找机器人在障碍环境下到达特定目标最短路径问题,提出一种基于改进蚁群算法的路径规划方法。该算法通过赋予蚂蚁类似于人的方向感,使其具备局部路径思考能力,同时在蚁群算法中引入确定性选择和随机性选择相结合的方法,以及确定性... 详细信息

针对寻找机器人在障碍环境下到达特定目标最短路径问题,提出一种基于改进蚁群算法的路径规划方法。该算法通过赋予蚂蚁类似于人的方向感,使其具备局部路径思考能力,同时在蚁群算法中引入确定性选择和随机性选择相结合的方法,以及确定性选择概率和信息素挥发系数自适应调整策略,极大地改善了蚁群算法的全局搜索能力和搜索速度,并且显著地提高了算法寻找最优解的能力。在基于栅格地图的仿真测试条件下,该方法在不同问题规模和障碍条件下,均能达到很好的优化结果,并且满足实时路径规划的搜索速度要求。

关键词：路径规划障碍环境改进蚁群算法