一种智能体集群协同运动方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114115341A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111370605.6(22)申请日2021.11.18(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210014江苏省南京市秦淮区后标营路88号(72)发明人张婷婷董会徐雨甜(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人何春廷(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种智能体集群协同运动方法及系统(57)摘要本发明公开了一种智能体集群协同运动控制方法及系统，包括：将目标的位置坐标输入到预先构建的人工势场引力场模型，计算得到智能体集群目标引力和智能体集群的前置形心引力；将智能体集群的形心位置坐标，目标的位置坐标，以及障碍物到智能体集群形心的距离，输入到预先构建的人工势场斥力场模型，计算得到智能体集群与障碍物的斥力；根据智能体集群、智能体集群的目标点位置和障碍物位置确定对应智能体所受合力大小；根据计算出的智能体集群所受合力大小，确定行动路线，根据行动路线，智能体集群跟随虚拟领航者向目标移动。优点：在势场内引入前置形心后，有效避免智能体集群陷入局部最小值，增强智能体集群的控制能力，可以更有效的追踪目标。CN114115341ACN114115341A权利要求书1/3页1.一种智能体集群协同运动控制方法，其特征在于，包括：获取智能体集群的形心位置坐标目标的位置坐标(x0,y0)以及障碍物到智能体集群形心的距离C；将目标的位置坐标(x0,y0)输入到预先构建的人工势场引力场模型，计算得到智能体集群目标引力和智能体集群的前置形心引力；所述前置形心引力，表示智能体集群形心位置向目标点方向固定步长的点，用于当目标引力和障碍物斥力相等时，作为另一引力源，打破智能体集群的受力平衡，避免陷入局部最优解；将智能体集群的形心位置坐标目标的位置坐标(x0,y0)，以及障碍物到智能体集群形心的距离C，输入到预先构建的人工势场斥力场模型，计算得到智能体集群与障碍物的斥力；根据智能体集群、智能体集群的目标点位置和障碍物位置确定对应智能体所受合力大小；根据计算出的智能体集群所受合力大小，确定行动路线，根据行动路线，智能体集群跟随虚拟领航者向目标移动。2.根据权利要求1所述的智能体集群协同运动控制方法，其特征在于，所述人工势场引力场模型，表达如下：智能体集群目标引力表示为：式中，Fo表示智能体集群目标引力，表示人工势场的引力场函数，k表示增益系数，k＞0，表示智能体集群形心的坐标，x0、y0表示目标点的坐标；人工势场的引力场函数的表达式为：所述智能体集群的前置形心引力表示为：式中，Fc表示智能体集群的前置形心引力，xc、yc表示前置形心的坐标。3.根据权利要求1所述的智能体集群协同运动控制方法，其特征在于，所述人工势场斥力场模型，表达式为：式中，Fb表示智能体集群与障碍物的斥力，η表示斥力增益函数，f(x,y)表示智能体集群形心与障碍物之间的距离，C表示单位距离。4.根据权利要求1所述的智能体集群协同运动控制方法，其特征在于，所述智能体所受合力大小的表达式为：2CN114115341A权利要求书2/3页Fs＝Fc+Fo+Fb式中，Fo表示智能体集群目标引力，Fc表示智能体集群的前置形心引力，Fb表示智能体集群与障碍物的斥力。5.一种智能体集群协同运动控制系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取智能体集群的形心位置坐标目标的位置坐标(x0,y0)以及障碍物到智能体集群形心的距离C；第一计算模块，用于将目标的位置坐标(x0,y0)输入到预先构建的人工势场引力场模型，计算得到智能体集群目标引力和智能体集群的前置形心引力；所述前置形心引力，表示智能体集群形心位置向目标点方向固定步长的点，用于当目标引力和障碍物斥力相等时，作为另一引力源，打破智能体集群的受力平衡，避免陷入局部最优解；第二计算模块，用于将智能体集群的形心位置坐标目标的位置坐标(x0,y0)，以及障碍物到智能体集群形心的距离C，输入到预先构建的人工势场斥力场模型，计算得到智能体集群与障碍物的斥力；第一确定模块，用于根据智能体集群目标引力、智能体集群的前置形心引力和智能体集群与障碍物的斥力之和确定对应智能体所受合力大小；第二确定模块，用于根据计算出的智能体集群所受合力大小，确定行动路线，根据行动路线，智能体集群跟随虚拟领航者向目标移动。6.根据权利要求5所述的智能体集群协同运动控制系统，其特征在于，所述人工势场引力场模型，表达如下：智能体集群目标引力表示为：式中，Fo表示智能体集群目标引力，表示人工势场的引力场函数，k表示增益系数，k＞0，表示智能体集群形心的坐标，x0、y0表