一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法技术

本发明专利技术提出了一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法，其主要包括感应全局区域设定、空间分割和分布式控制法则应用，首先定义一个全局凸空间和一组无人设备或遥控设备组成的机器探测网络，使用一阶函数进行动态管理，然后对比研究使用泰森多边形法则、有效泰森多边形法则和基于圆盘的泰森多边形法则进行半平面及平面的区域划分，最后使用设计的分布式算法对路径轨迹进行优化，得到无人遥控设备网络的局部最优配置。本发明专利技术可以在凸空间下进行区域划分，并且有效解决相邻无人设备二者距离不同时其区域划分问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法
本专利技术涉及无人设备测控领域，尤其是涉及了一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法。
技术介绍
从前些年起，如何让一个集群的遥控设备覆盖某片区域从而自主地进行重要事件的监控，成为了研究的热点。具体来讲，它的任务是在指定的空间内，使用一组无人设备或者遥控设备组成一个检测网络，去监控此指定空间内重要事件的发生，在如深夜治安、医院监控、厂房安全、和不适合人类工作的环境等场景中具有巨大应用前景。尽管此研究吸引众多关注及具有潜力，但成熟的方案并不多见，其中最主要的技术难点之一在于如何让这组无人设备自主地去完全覆盖需要检测的区域而不需要全局调配，同时过往研究大都建立在非凸空间上，不能应付所有显示场景。全局调配浪费资源，需要更好的装备及持续的动力，假如能只利用相邻无人设备之间的信息，就能达到局部配置的最优化，因此本文利用无人设备的非精确定位信息，在凸空间的条件下，创造了一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法。本专利技术提出了一种合理划分检测区域的新方法。定义一个全局凸空间和一组无人设备或遥控设备组成的机器探测网络，固定其属性。对于每个无人设备个体有对应的输入，使用一阶函数进行动态管理。对比研究使用泰森多边形法则、有效泰森多边形法则和基于圆盘的泰森多边形法则进行半平面及平面的区域划分，最后使用设计的分布式算法对路径轨迹进行优化，得到无人遥控设备网络的局部最优配置。本专利技术可以在凸空间下进行区域划分，并且有效解决相邻无人设备二者距离不同时其区域划分问题。
技术实现思路
针对解决在无人设备监控事件发生时的空间划分问题，本专利技术的目的在于提供一种基于无人设备的非精确定位信息的分布式区域覆盖方法，提出了一种在凸空间下将无人设备自主路径规划局部最优化的框架。为解决上述问题，本专利技术提供一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法，其主要内容包括：(一)感应全局区域设定；(二)空间分割；(三)分布式控制法则应用；其中所述的感应全局区域设定，在监控状态下设定一个闭合凸空间和一个由n个完全一致的尺寸可忽略的移动遥控设备(也可称作节点)组成的测控网络，其定义为：其中ui是每个遥控设备的输入控制信号。进一步地，所述的测控网络，此网络中每个移动遥控设备的位置的不确定性具有边界则移动遥控设备的中心位置位于一个圆盘点内：其中‖·‖是指欧几里得度量，qi是由设备返回的位置信息；同时，每个移动遥控设备的感知区域小于等于所有设备所能感应的共同区域，即：接着，在范围内将一个移动遥控设备能探测到的所有区域称为“有效感应区域”根据公式(2)(3)，在的情况下，根据公式(4)，如果能精确地知道一个移动遥控设备的位置，即那么这个设备的有效感应区域等于它的所有探测区域；反之如果这个设备的未知位置可能性区域大于它的探测区域能力，则有效感应区域面积为0。进一步地，所述的空间分割，包括泰森多边形图法则，有效泰森多边形法则，对于圆盘点的有效泰森多边形法则。进一步地，所述的泰森多边形图法则，在闭合凸空间Ω内所有的点q中，对于每个移动遥控设备(节点)i，其泰森多边形单元定义为：泰森多边形单元为闭合凸空间Ω的镶嵌，即所有泰森多边形单元无重叠无间隙地填充满Ω，同时泰森多边形对德拉内三角剖分具有二元性，假设点qi的德劳内近邻为：Ni＝{j∈In,j≠i:∨i∩∨j≠0},i∈In(6)因为分割泰森多边形单元时只需要考虑其德劳内近邻，则由公式(4)(5)可得，泰森多边形单元的获取可简化为：因此对于点qi，其泰森多边形单元的分割，用德劳内三角剖分和该点与Ni内所有点的半平面交界处划分获得。进一步地，所述的有效泰森多边形图法则，在闭合凸空间Ω内所有的不确定区域Di，Di中含有所有的位置点可能性qi，则有效泰森多边形单元定义为：其与经典泰森多边形图法则不同点在于其分割不局限于半平面，而在于整个平面，因此有效泰森多边形单元中含有的平面内的点在所有不确定区域Di中都更靠近对应的移动设备节点qi，相应地，这些泰森多边形单元不再是镶嵌型。进一步地，所述的对于圆盘点的有效泰森多边形法则，当在闭合凸空间Ω内的不确定区域Di，其区域大小如公式(2)中定义的那样位于圆盘内，则这个圆盘的有效泰森多边形单元由双曲线分割；对于任意两个节点i和j，各自的有效泰森多边形单元与该两节点圆盘中心点距离di,j的关系如下：1)当两个圆盘有重叠部分，该二者有效泰森多边形单元为空；2)当两个圆盘的距离等于两个圆盘的半径之和，该二者有效泰森多边形单元为一根射线贯穿两个圆盘中心点，拓展部分即为有效探测单元；3)当两个圆盘完全分离，则该二者有效泰森多边形单元一个双曲线的两个分支切割完成，若圆盘距离增加，该双曲线的离心率随之增加；4)有效泰森多边形单元还依赖于两个圆盘半径之和，当其和减小，双曲线的离心率随之减小，当减至0时，有效泰森多边形单元就变成了经典泰森多边形单元。进一步地，所述的分布式控制法则应用，包括区域覆盖准则和协调方案。进一步地，所述的区域覆盖准则，对于有效泰森多边形单元，区域覆盖的标准定义为：在公式(9)中，函数的使用需要先验知识，这个先验知识来自于在一个覆盖场景中，对某点q上会发生一件事情其概率的重要性，这个重要性与该函数相关；另外地，这个准则(9)表示区域是对于节点来讲能保证的最靠近且能覆盖的区域。进一步地，所述的协调方案，对于一组由移动节点组成的网络，若其具有公式(2)中不确定的定位信息，具有公式(3)中的有效感应区域，同时个体节点由公式(1)所述动态方式管理，具有公式(8)中有效泰森多边形分割方法，则分布式控制法则中的协调方案为：其中，ni是所有有效泰森多边形单元Vigs中外部的单元，αi是一个正值常量，用单调递增的方法沿着节点的轨迹去对公式(10)进行最大化，就会得到这组无人遥控设备网络中区域的局部最优配置。附图说明图1是本专利技术一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法的系统流程图。图2是本专利技术一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法的泰森多边形法则比较图。图3是本专利技术一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法的轨迹示意图。图4是本专利技术一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法的无人设备实验结果图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法的系统流程图。主要包括数据输入；感应全局区域设定；空间分割；分布式控制法则应用。其中，感应全局区域设定是在监控状态下设定一个闭合凸空间和一个由n个完全一致的尺寸可忽略的移动遥控设备(也可称作节点)组成的测控网络，其定义为：其中ui是每个遥控设备的输入控制信号。此网络中每个移动遥控设备的位置的不确定性具有边界则移动遥控设备的中心位置位于一个圆盘点内：其中‖·‖是指欧几里得度量，qi是由设备返回的位置信息；同时，每个移动遥控设备的感知区域小于等于所有设备所能感应的共同区域，即：接着，在范围内将一个移动遥控设备能探测到的所有区域称为“有效感应区域”根据公式(2)(3)，在的情况下，根据公式(4)，如果能精确地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法，其特征在于，主要包括感应全局区域设定(一)；空间分割(二)；分布式控制法则应用(三)。

【技术特征摘要】
1.一种利用非精确遥控设备定位的分布式区域覆盖划分方法，其特征在于，主要包括感应全局区域设定(一)；空间分割(二)；分布式控制法则应用(三)。2.基于权利要求书1所述的感应全局区域设定(一)，其特征在于，在监控状态下设定一个闭合凸空间和一个由n个完全一致的尺寸可忽略的移动遥控设备(也可称作节点)组成的测控网络，其定义为：其中ui是每个遥控设备的输入控制信号。3.基于权利要求书2所述的测控网络，其特征在于，此网络中每个移动遥控设备的位置的不确定性具有边界则移动遥控设备的中心位置位于一个圆盘点内：其中‖·‖是指欧几里得度量，qi是由设备返回的位置信息；同时，每个移动遥控设备的感知区域小于等于所有设备所能感应的共同区域，即：接着，在范围内将一个移动遥控设备能探测到的所有区域称为“有效感应区域”根据公式(2)(3)，在的情况下，根据公式(4)，如果能精确地知道一个移动遥控设备的位置，即那么这个设备的有效感应区域等于它的所有探测区域；反之如果这个设备的未知位置可能性区域大于它的探测区域能力，则有效感应区域面积为0。4.基于权利要求书1所述的空间分割(二)，其特征在于，包括泰森多边形图法则，有效泰森多边形法则，对于圆盘点的有效泰森多边形法则。5.基于权利要求书4所述的泰森多边形图法则，其特征在于，在闭合凸空间Ω内所有的点q中，对于每个移动遥控设备(节点)i，其泰森多边形单元定义为：泰森多边形单元为闭合凸空间Ω的镶嵌，即所有泰森多边形单元无重叠无间隙地填充满Ω，同时泰森多边形对德拉内三角剖分具有二元性，假设点qi的德劳内近邻为：Ni＝{j∈In,j≠i:∨i∩∨j≠0},i∈In(6)因为分割泰森多边形单元时只需要考虑其德劳内近邻，则由公式(4)(5)可得，泰森多边形单元的获取可简化为：

【专利技术属性】
技术研发人员：夏春秋，
申请(专利权)人：深圳市唯特视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44