Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Планирование движения мобильных роботов при выполнении задач вероятностного поиска

https://doi.org/10.17587/mau.20.560-567

Полный текст:

Аннотация

Статья посвящена решению задач поиска цели мобильными роботами или летательными аппаратами при туш ении пожаров, в поисковых операциях на земле и воде в случае аварий или стихийных бедствий. С учетом характеристик поисковой зоны и используемых датчиков созданы две вероятностные модели. Первая — плотность распределения вероятности нахождения цели, вторая — условная вероятность обнаружения цели датчиком в зависимости от расстояния между датчиком и исследуемой точкой, в которой находится цель. На основе этихмоделей проанализированы параметры и процедура поиска и получено соотношение между вероятностью обнаружения цели, временем поиска и другими параметрами. Основное отличие предложенного подхода от известных заключается в том, что оптимизация полученных соотношений приводит к оптимальному распределению времени в процессе поиска и, в результате, к повышению вероятности обнаружения цели. В процессе исследований, в первую очередь, рассмотрен случай, когда распределение вероятности нахождения цели в поисковой зоне имеет дискретный вид (сетевая карта), и получена формула вероятности обнаружения цели при дискретном и непрерывном исследовании датчиком. С использованием метода множителей Лагранжа и динамического планирования данная формула максимизирована, что позволило получить оптимальное распределение поискового времени в каждой ячейке. Далее на основе полученного результата исследование расширено до непрерывного распределения вероятности нахождения цели в поисковой зоне, в результате получен функционал вероятности обнаружения цели от времени поиска, плотности распределения вероятности нахождения цели и траектории поиска (скорости). Этот функционал при заданном времени поиска и плотности распределения вероятности нахождения цели позволяет получить оптимальное управление (траекторию и скорость). Приведены результаты моделирования, подтверждающие работоспособность предложенного метода поиска. Показано, что чем больше вероятность нахождения цели в исследуемой точке и чем меньше скорость движения агента, тем больше вероятность обнаружения цели. При некоторых значениях параметров поиска разница в вероятностях обнаружения цели достигает 75,3 %.

Об авторах

С. Л. Зенкевич
Научно-учебный центр "Робототехника" МГТУ им. Н. Э. Баумана
Россия

д-р физ.-мат. наук, проф.

 



А. В. Назарова
Научно-учебный центр "Робототехника" МГТУ им. Н. Э. Баумана
Россия

канд. техн. наук

 



Мэйсинь Чжай
Научно-учебный центр "Робототехника" МГТУ им. Н. Э. Баумана
Россия

аспирант

 



Список литературы

1. Инзарцев А. В., Багницкий А. В. Планирование и реализация траекторий движения автономного подводного робота при выполнении мониторинга в акваториях различных типов // Подводные исследования и робототехника. 2016. № 2(22). С. 25—35.

2. Yoonchang Sung, Pratap Tokekar. Algorithm for Searching and Tracking an Unknown and Varying Number of Mobile Targets using a Limited FoV Sensor // 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). 2017. Singapore, May 29-June 3.

3. Frederic Bourgault, Tomonari Furukawa, Hugh F. Coordinated Decentralized Search for a Lost Target in a Bayesian World // International Conference on Intelligent Robots and Systems. 2003. Las Vegas, Nevada, October.

4. Anxing Shan, Xianghua Xu, Zongmao Cheng. Target Coverage in Wireless Sensor Networks with Probabilistic Sensors // Sensors (Basel). 2016. № 16(9). С. 1372—1393.

5. Wang B. Coverage problems in sensor networks: A survey // ACM Computing Surveys. 2011. № 43(4). С. 32—51.

6. Kamrani F. Using on-line simulation in UAV pathing planning // 2007 Winter Simulation Conference. 2007. Washington. DC. USA. December 9—12.

7. William Feller. An Introduction to Probability Theory and Its Applications. Vol. 1. М.: Wiley. 3rd Edition. 1968.


Для цитирования:


Зенкевич С.Л., Назарова А.В., Чжай М. Планирование движения мобильных роботов при выполнении задач вероятностного поиска. Мехатроника, автоматизация, управление. 2019;20(9):560-567. https://doi.org/10.17587/mau.20.560-567

For citation:


Zenkevich S.L., Nazarova А.V., Zhai M. The Movement Planning of Mobile Robots in Performing Search Task Based on Probability Theory. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2019;20(9):560-567. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.20.560-567

Просмотров: 86


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)