基于Voronoi图的定性路径

定性路径是定性空间推理的一个基本概念。给出了一个基于Voronoi图的定性路径表示与推理方法。该方法应用Voronoi图的邻近关系来表示定性位置和定性路径,即用运动点所在Voronoi区域的邻域来表示定性位置,用运动点所经过的定性位置序列来表示定性路径。设计并实现了一个定性路径推理算法,基于初始Voronoi图及不同时刻所有Voronoi区域的边数来动态更新Voronoi图邻近关系,可识别出运动点并找出定性路径。实验结果表明,该方法是可行的。     

一种动态定性空间关系自动规划方法

为解决定性空间关系的规划问题,在概念邻域图的基础上提出描述动作与定性空间关系交互的邻域划分图.基于邻域划分图,提出了定性空间关系自动规划的形式化表示和推理算法,证明了算法的可靠性,并举例说明了新方法的应用.该方法在处理单方面空间关系规划中具有用通用性,在机器人导航方面具有潜在的应用前景.     

一种用于常识空间信息处理的定性空间关系模型

在空间信息处理中,一些常识空间信息通常结合多方面空间关系,而且这些空间关系是动态变化的.为了有效地表示这些复杂的空间关系,并对其进行推理,提出了一种结合拓扑、方向和大小关系的空间信息处理模型TDSC (topology-direction-size calculus),并基于TDSC模型提出了处理动态空间关系变化的表示推理框架.首先,利用同对象多属性的方法建立了融合大小、拓扑和方向关系的完备至斥基本关系表示;然后提出了复合表生成算法和推理算法,使得原有模型的表示和推理结果可以直接在新模型中使用.同时提出处理动态空间关系的邻域划分图,给出了邻域划分图的自动生成算法,以及TDSC模型的邻域划分图.最后给出基于TDSC模型邻域划分图的表示和推理框架,并结合实例说明框架的正确性和有效性.     

一个结合多方面定性空间信息的新方法

定性空间推理是人工智能领域中非常重要的研究内容.空间信息包含拓扑关系、大小关系、形状、距离等很多方面.以往多侧重于单一方面的研究,如何将孤立的各方面信息进行统一表示和推理是当前定性空间推理中的一个重要问题.提出利用结合操作来融合不同空间信息表示的新方法.利用结合操作,可以由原先完备互斥关系集合得到新关系,同时利用原有的复合表自动生成新关系的粗复合表.基于结合操作,给出2个理论模型:结合拓扑关系与大小关系模型、结合拓扑关系与远近关系模型.并提出了邻域划分图的概念,说明了邻域划分图与概念邻域图的关系.利用邻域划分图回答了Galton提出的问题:为什么LOS(视觉光线演算)的概念邻域图不同于标准的空间或时间关系的概念邻域图,这些关系的复合表中关系总是来自于概念邻域图.     

基于动作的动态空间推理

动态空间关系的表示和推理一直以来都是定性空间推理中的研究重点。通过用矩形关系来表示空间原语实体为区域的定性空间关系,对Bhatt定义的动态空间系统进行细化和扩展,定义空间实体的8个移动动作,并给出拥有多个空间实体的空间场景下区间关系在不同动作作用下的状态转移图和状态转移表,指出状态转移图和概念邻域图的区别。用一个元组对空间场景进行形式化表示,定义动态空间系统中的一个基本任务,即历史场景在空间实体动作作用下推出新空间场景,给出这个任务的解决方法,指出方法的局限和不足,同时给出一个应用场景。     

一种分层递阶的定性拓扑推理方法

文章针对现有的定性表示方法和拓扑推理算法存在的问题,提出了一种新的方法.首先,提出了基于概念邻域结构的定性表示方法.然后,给出了不同粒度层次上拓扑关系复合表的计算方法.最后,设计得出分层递阶的拓扑推理算法.文章给出的方法具有较高的认知合理性,所提出的推理算法可根据问题来选择合适的表示和推理层次,在已有推理算法给不出解的情况下,可以给出问题的合理解,对一般定性推理研究有参考价值.     

基于区域延伸的定性空间表示

在区域连接演算(region connection calculus,RCC)理论基础上给出了区域延伸的形式定义.通过区域延伸,定义了关联空间的概念,进而提出了空间表示的一个模型,在这个模型中给出了空间中物体的空间拓扑关系、距离关系、方向关系以及位置等信息的定性表示.智能体对空间关系的确定是通过区域延伸实现的,模型为智能体在约束空间环境中的行动推理提供了一个新的表示方法.     

结合拓扑和方位的定性空间推理方法*

空间区域的拓扑关系和方位关系是空间推理的重要研究内容,以往的工作集中在单一的空间方面, 这不能满足实际应用领域的需要.基于主方位模型给出了主方位关系的形式化定义,考虑到拓扑与方位间的相互依赖关系,提出了结合拓扑和方位的定性表示与推理算法,能够处理多方面空间信息,在空间数据库和机器人导航等领域具有实际应用价值.     

传感环境下基于局部Voronoi图的启发式反监控路径发现算法

针对移动对象通过传感区域时的安全问题,提出了一种基于局部Voronoi图(VT)的启发式反监控路径发现算法.首先,给出了一种基于局部Voronoi图的路径暴露风险近似估算模型.在该模型中,移动目标可依据当前探测到的传感器节点位置信息动态生成局部Voronoi图,并可依据定义的暴露风险计算公式近似估算出局部Voronoi图中各条边所对应路径的暴露风险.然后,在此基础上设计并实现了一种启发式的反监控路径发现算法.在该算法中,移动目标可首先基于局部Voronoi图确定自己的下一跳位置点候选集,然后再基于定义的启发式代价函数从候选集中选择一个风险代价最小的位置点作为其下一跳目标位置点.最后,沿着局部Voronoi图中对应的最小暴露风险路径移动到该目标位置点.理论分析和实验结果表明,所提算法具有良好的反监控性能,针对部署有n个传感器节点的区域,能够使得移动对象在不超过O(n log n)的时间内快速找到一条具有较低暴露风险的路径来穿越整个传感区域.     

基于方向关系组合运算表的定性推理

方向关系的定性推理是GIS中的一个重要的理论问题。本文介绍基于井字空间的方向关系定性表示。着重讨论基于方向关系组合运算表的定性推理，最后给出一个基于方向关系组合运算表的定性推理算法。     

空间关系定性组合模型描述

目前很多现有应用系统采用的是方向关系和拓扑关系的独立描述模型,影响了空间推理和空间表达的精度.在分析了拓扑关系和方向关系模型的基础上,提出了一种基于Voronoi图的拓扑关系和方向关系的组合模型,使其能较全面地描述对象的空间关系.     

障碍物增减情况下的单纯型连续近邻链查询

单纯型连续近邻链查询在空间数据挖掘、空间数据库、数据的相似分析和推理等方面具有重要的作用。为了弥补已有方法的不足,对动态障碍物环境下的单纯型连续近邻链查询（ObSCNNC查询）问题进行了详细研究。利用Voronoi图和判定圆给出了ObSCNNC_Search算法,进一步提出了障碍物动态增加情况下的查询算法（ObSCNNC_ADD算法）和障碍物动态减少情况下的查询算法（ObSCNNC_DET算法）。对所提方法进行了实验比较与分析。理论研究与实验分析表明,所提方法较适合处理障碍物环境下的单纯型连续近邻链问题。     

Optimal partitioning for multi-vehicle systems using quadratic performance criteria

We consider the problem of characterizing a generalized Voronoi diagram that is relevant to a special class of area assignment problems for multi-vehicle systems. It is assumed that the motion of each vehicle is described by a second order mechanical system with time-varying linear or affine dynamics. The proposed generalized Voronoi diagram encodes information regarding the proximity relations between the vehicles and arbitrary target points in the plane. These proximity relations are induced by an anisotropic (generalized) distance function that incorporates the vehicle dynamics. In particular, the generalized distance is taken to be the minimum control effort required for the transition of a vehicle to an arbitrary target point with a small terminal speed at a fixed final time. The space we wish to partition corresponds to the union of all the terminal positions that can be attained by each vehicle using finite control effort. Consequently, the partition space has lower dimension than the state space of each vehicle. We show that, in the general case, the solution to the proposed partitioning problem can be associated with a power Voronoi diagram generated by a set of spheres in a five-dimensional Euclidean space for the computation of which efficient techniques exist in the relevant literature.     

Qualitative reasoning with directional relations

Qualitative spatial reasoning (QSR) pursues a symbolic approach to reasoning about a spatial domain. Qualitative calculi are defined to capture domain properties in relation operations, granting a relation algebraic approach to reasoning. QSR has two primary goals: providing a symbolic model for human common-sense level of reasoning and providing efficient means for reasoning. In this paper, we dismantle the hope for efficient reasoning about directional information in infinite spatial domains by showing that it is inherently hard to decide consistency of a set of constraints that represents positions in the plane by specifying directions from reference objects. We assume that these reference objects are not fixed but only constrained through directional relations themselves. Known QSR reasoning methods fail to handle this information.     

多种空间关系和时间结合的定性时空推理

空间实体之间存在多种时空关系,主要包含拓扑、方向、距离、尺寸和时间等.以往的研究工作主要集中于3种以下时空关系结合的表示和推理,而3种以上结合的研究很少.但多种时空关系之间是相互统一和相互约束的,所以,将它们全部综合起来研究是时空推理研究发展的必然趋势,也是实际应用的迫切需要.提出了采用矩形关系统一表示多种空间关系,以矩形关系变化次数表示时间的时空统一表示模型,并在此基础上,利用概念邻域图推导空间关系变化和时间变化.据此,结合矩形关系网络和路径一致性算法,提出了检验上述统一模型网络一致性的算法,并分析了算法复杂度.该研究成果提高了空间关系分析方法的准确性,减小了时间信息的冗余,对地理信息系统中空间实体间的空间关系以及时间变化的分析和查询等有一定的理论意义与应用价值.     

突发威胁情况下的无人机航迹重规划

为了提高Voronoi图在航迹规划方面的实用性,提出了一种改进型的Voronoi图构造模型。该模型通过引入威胁源的不可穿越区域边界,利用折中原理,在Delaunay三角网的基础上构建航迹拓扑空间。改进型的Voronoi图模型拓展了传统模型的航迹段数量,提高了航迹段对威胁的敏感性,使规划的航迹更为合理。其次,在分析突发威胁对于航迹拓扑空间影响的基础上,提出了一种基于改进型Voronoi图的航迹重规划模型,并结合D*算法对突发情况下的航迹重规划进行了研究,规划出了理想航迹。