一种多机器人跟踪移动目标算法制造技术

本发明专利技术公开了一种新的多机器人跟踪移动目标算法，包括以下步骤：１）使用移动目标的当前位置信息和前一时刻的位置信息构造移动目标的运动预测模型；２）使用移动目标的运动预测模型的移动目标预测位置构造动态的机器人运动控制模型；３）使用移动机器人对移动目标的测量信息更新移动目标的位置信息，同时使用协方差插值方法融合各个机器人对移动目标位置的估计，以得到最终的移动目标位置。本发明专利技术方法能够保证移动目标始终处于多机器人的可视范围内，可以保证对移动目标位置估计的精确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多机器人对移动目标跟踪领域，具体来说是根据移动目标 的预测位置来动态调整移动机器人的运动模型，以使得移动目标始终处于 各个机器人的可视范围。
技术介绍
目标跟踪技术已经被广泛应用于监控、自动防卫系统以及机器人领 域。随着机器人在人类日常生活中的普及，机器人必须实现诸如编队、对 环境的感知、避障等任务。移动目标跟踪也是机器人领域的一个重要，而 且富有挑战性的研究方向，尤其是当移动目标的运动路径、运动速度等参 数未知的情况下。使用多机器人对随机运动目标进行跟踪时必须考虑如下两个问题， 一是如何确保移动目标始终处于各个机器人的可视范围内；二 是如何使用各个机器人对移动目标的测量信息融合得到最终的移动目标 位置。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种新的多机器人跟踪移动目标的算法，使用移动目标 的历史位置信息构造移动目标的位置预测模型，使用移动目标的预测位置 构造动态机器人运动控制模型，并使用融合算法对移动目标位置进行更新 得到更加精确的移动目标位置。本专利技术算法首先根据移动目标的历史信息动态构造移动目标的运动 预测模型，并使用此模型对移动目标的位置进行预测，然后使用移动目标 的预测位置对机器人的运动控制模型进行动态调整，最后使用各个机器人 对移动目标的检测信息来更新移动目标的位置。一种新的多机器人跟踪移动目标的算法，包括以下步骤1)使用移动目标的当前位置信息和前一时刻的位置信息构造移动目 标的运动预测模型，构造移动目标的运动预测模型时分两种情况进行考虑 一是在保证移动目标相邻时刻间位置角度差保持一致的条件下，当预 测到的移动目标位置和当前时刻移动目标位置之间的笛卡尔距离小于等 于之前相邻时刻间移动目标位置间的笛卡尔距离时，预测的移动目标位置 和当前时刻移动目标位置之间的欧氏距离差和角度差同当前时刻移动目 标位置和前一时刻移动目标位置的差都保持一致的移动目标运动预测模 型，简称为等距离等角度的移动目标运动预测模型，二是在保证移动目标 相邻时刻间位置角度差保持一致的条件下，当预测到的移动目标位置和当 前时刻移动目标位置之间的笛卡尔距离大于之前相邻时刻间移动目标位 置间的笛卡尔距离时，预测的移动目标位置和当前时刻移动目标位置之间 的欧氏距离差同当前时刻移动目标位置和前一时刻移动目标位置的差都 保持一致的移动目标运动预测模型，简称为等距离的移动目标运动预测模 型；2)使用移动目标运动预测模型的移动目标预测位置构造动态的机器 人运动控制模型，从而使得移动目标始终处于移动机器人的可视范围内；3 )使用移动机器人对移动目标的测量信息更新移动目标的位置信息， 同时使用协方差插值方法融合各个机器人对移动目标位置的估计，以得到 最终的移动目标位置。所述的等距离等角度的移动目标运动预测模型如式(3)所示。其中o"e"(A:+l)—x和。^'e"(A:+i;Ly表示移动目标在壯l时刻的笛卡尔坐标，。6X0—;c和ofy'e"(A:)j表示移动目标在A:时刻的笛卡尔坐标。1)—x和表示机器人在A+l时刻的笛卡尔坐标。<formula>formula see original document page 6</formula>其中^—5为式(2)所示。<formula>formula see original document page 6</formula>V((o&'ert(A+l)—jc)2 +(o^erfOt+l)—力2) "V((o《erfOt)一:c)2 +(o^erf0t)_y)2) *cos ^3=arccos-V(咖rf0t+l)一少-咖c/(/:)一力2+(o&'erf(A:+l)一"-o岭"(A:)一;02(6)W…arctan—(7)oty'e"(A: + l) —x所述的等距离的移动目标运动预测;漠型如式(8)所示。〖ofy'e"(A: + 2) — ;c — / rW" = 2 x oty.ec"A: +1) — x — — x ,。、S — 一 — 一—六"(A + 2) _ _y 一 /w"W" = 2 x +1) _ _y — —y所述的机器人运动控制模型如式(9)所示，其中ra6o^+2)—;c和 ra6o《A:+2)j表示机器人在"2时刻的位置坐标，6>_/ (6 + 2)表示机器人在 /H"2时刻的方位角，7 0t + l)表示机器人在/H"l时刻的方位角。 c^ec《t+2)一x^re^'c^和ofy'e"(A:+2)_yj^e&c/表示才几器人在时刻的移 动目标预测位置。o6o"A + 2) _ jc = /"o6o/(A: +1) — x-"oA(0/fJt + " t、2 ++ 2、 i; wed'V /—/y)Ao"Jt +1、 v、2 1cos(6>_/ 0t + 2))(otyec/(/: + 2) _ :c — pm^'" - ro6o/(A +1) _ jc)2 + (otyec,(A + 2) — y _ - ro6o"A +1)—力2(9)、-^(。tyec/(A +1) — jc - ro6o/(* +1) 一 x) + (otye"(A +1) — y - "6o"A: +1) 一》 roi>of(fc + 2) — y = ro&o/(A: +1) — :fV(otyec/(A: + 2)一x一 — ro6o/(A + l)_;t)2 +(o~e"(A + 2) —y —P"^'" - "o6o/(A +1) —_v)2、-V(。 e"(Jt +1) 一 ;c - ro6o"A +1) _ + +1) j - ,oAo/(A +1) 一力2^_ + 2) = arctan 。一"2)丄—'c,-由(hl) —y-肌加。一^+')-"。6。^+" j+一 一" otye"(A +1) _ x - /*o6o/(A +1) _ jc /"o6o"A: +1) _ x本专利技术方法使用移动目标当前时刻的位置和前一时刻的位置构造移 动目标的运动预测模型，使用移动目标的预测位置对移动机器人的控制模 型进行动态调整，同时使用协方差插值融合方法对移动目标位置进行更 新。本专利技术方法能够保证移动目标始终处于多机器人的可视范围内，可以 保证对移动目标位置估计的精确性。附图说明图1为本专利技术算法的具体流程图2为移动目标位置预测模型构造描述；图3为等距离等角度的移动目标运动预测模型;图4为等距离的移动目标运动预测模型；图5为才几器人的动态控制才莫型；图6为两个机器人对移动目标位置预测测试的仿真环境； 图7为机器人Rl对移动目标位置跟踪后的机器人路径信息； 图8为机器人R2对移动目标位置跟踪后的机器人路径信息； 图9为两个机器人对移动目标位置跟踪后的移动目标位置信息； 图10为两个机器人对移动目标位置跟踪得到的移动目标位置信息和 实际移动目标位置信息的比较。具体实施例方式一种新的多机器人跟踪移动目标算法，算法流程图如图l所示，首先 造移动目标的运动预测模型，构造移动目标的运动预测模型时分两种情况 进行考虑 一是在保证移动目标相邻时刻间位置角度差保持一致的条件 下，当预测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新的多机器人跟踪移动目标算法，包括以下步骤：　１）使用移动目标的当前位置信息和前一时刻的位置信息构造移动目标的运动预测模型；　２）使用移动目标的运动预测模型的移动目标预测位置构造动态的机器人运动控制模型；　３）使用移动机器人对移动 目标的测量信息更新移动目标的位置信息，同时使用协方差插值方法融合各个机器人对移动目标位置的估计，以得到最终的移动目标位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈耀武，张亮，蒋荣欣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]