各向异性传感环境下的移动对象反监控算法

研究异构传感环境下移动对象的反监控问题,提出一种暴露模型,该模型可用于近似估算移动对象穿越各向异性传感器网络时的风险.并在此基础上,结合各向异性Voronoi图提出了一种路径判定算法,该算法能够保障移动对象选择一条具有近似最小风险的路径穿越各向异性传感器网络区域.理论分析和实验结果表明,算法具有良好的反监控性能.另外,算法只需知道移动对象侦测半径之内的局部信息,因此也具有分布式和实用性等良好特性.     

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.     

智能目标穿越传感区域的改进算法

随着传感网络的发展,人们越来越多的应用它来进行监控.而智能目标在穿越传感区域时,是有能力寻找更好的路径来降低被传感网络探测到的风险的.针对智能目标该如何穿越传感区域的问题,分析了现有的穿越算法的不足,基于目标视野有限,不能一次了解到整个区域所有传感节点分布状况的情况,提出了一种基于局部Voronoi图的改进的算法:目标在前进的途中不断进行探测,如果发现新的传感器出现时,随时进行必要的调整来重新选择前进的路线.最后进行了仿真模拟试验,取得了较好的效果.该算法有效地减少了目标在穿越整个区域过程中的风险,具有积极的意义.     

一种WSN栅栏间隙修复优化方法

无线传感器网络栅栏覆盖对目标穿越保护区域时进行有效监测,如果栅栏出现间隙可能会使监测失效,因而需要及时修复。现有的栅栏间隙修复方法存在可移动节点的总移动距离长导致代价高的问题。本文提出一种WSN栅栏间隙修复优化方法,将实际节点拓扑图转化为可移动节点数量需求拓扑图,利用KSP算法计算修复栅栏间隙需要的最少可移动节点数量,采用匈牙利算法派遣可移动节点,并对修复路径进行优化,使可移动节点修复栅栏间隙的移动距离总和最短。仿真实验结果表明该方法能够花费较小代价完成栅栏间隙的修复工作。     

一种基于局部Voronoi图的目标穿越算法

许多传感器节点被布置在感兴趣的区域,以监控任何可能出现的目标;另一方面,智能目标搜索最佳路径穿越监控区域,以免被监测到.关注目标如何穿越被监控区域的问题,建立穿越问题模型,基于局部Voronoi图设计并实现了一系列路径搜索方法,并对其进行了详细分析与比较.其特色在于假设目标仅能探测到部分布置的传感器节点,并基于此局部信息实现穿越,这使得所提出的方法更加有效并符合客观实际.实验结果验证了该方法的可行性和适用性.     

一种新的穿越战场监控区域最优化路径算法

现代战场密布用来监控敌对目标活动的传感器,由于电子探测设备的限制,只能探测敌方布置的部分监控传感器,因此如何穿越监控区域就成为了一个很重要的问题.结合实际提出动态Voronoi图的概念,只需知道部分传感器分布情况利用动态Voronoi图建立穿越模型,并把此模型映射为网络节点图,通过限制搜索区域,限定搜索方向,引入优化策略,提出一种新的快速Dijkstra搜索算法,寻找出一条最优路径.经仿真验证了算法的有效性.     

移动传感器栅栏覆盖研究

栅栏覆盖保证当某个移动目标沿任意路径穿越监控区域时都能被检测到,适合于移动监测和边界保护等应用.随机部署静止传感器时,为保证栅栏覆盖需要大量节点,造成了不必要的浪费.本文利用可移动传感器进行栅栏覆盖,移动传感器随机部署后能够自动再部署,可以利用少得多的节点保证栅栏覆盖.本文研究了能量有效的栅栏覆盖再部署问题,并设计了一个集中式再部署算法,为所有节点计算最优的再部署位置.     

无线传感器网络中基于线性聚合的启发式穿越算法

当智能目标穿越敌方无线传感器网络的穿行时间受限时,现有基于广度优先搜索的穿越算法不能保证路径满足约束条件.为此,建立了一种穿越模型,并提出一种启发式的近似数值优化算法:k-shortest path-线性聚合启发式穿越路径算法(kSP-LAHTP).算法利用Voronoi图将连续路径问题域离散化,以曝露度和穿行时间为衡量指标,结合线性聚合的启发式路由机制,使目标实现满足时间约束值的最佳穿越.分析和实验结果表明:算法很好地解决了目标穿越时间受限情况下的穿越问题;且随系数k的增加,算法搜索路径更接近实际最佳.     

可移动智能无障碍门禁系统设计

针对特定目标区域实施机动布防时的出入口监控技术需求,研究了可移动无障碍门禁系统开发关键技术,包括门禁出入管理、记录查询和监控、异常事件检测、无线通信及自供电功能等.设计研制了一种可移动无障碍门禁系统原理样机,进行了系统功能、性能验证实验.实验结果表明:实现的可移动智能无障碍门禁技术不仅实现了通用门禁系统功能,且能够正确判定多种非法事件,系统工作可靠,可为机动布防目标区域提供安全的出入口身份识别手段,具有广阔的应用前景.     

改进的TV模型图像修复算法

分析了基于整体变分(total variation,TV)模型的图像修复算法,TV模型修复算法只使用各向异性扩散,TV模型各向异性扩散仅向图像边缘方向扩散,容易在平滑区域引入阶梯效应.提出了一种改进的图像修复算法,该算法同时结合了各向同性和各向异性扩散,利用区域频率差异实现了在不同的区域使用不同的迭代方程,有效避免了原始算法引入的阶梯效应,同时在平滑区域提高了迭代效率.Matlab环境下的仿真结果表明,改进算法的修复效果和峰值信噪比的计算结果均明显优于原始算法.     

传感环境下一种启发式反监控路径搜索算法

研究传感环境下移动对象的反监控问题,给出了三角形网格,穿行代价,搜索相关度等概念,基于A*启发式路径搜索算法,提出了一种传感环境下启发式反监控路径搜索算法。理论分析和实验结果表明,与已有相关研究工作相比,新算法具有较好的反监控性能和较低的计算复杂度,从而使得移动对象能够快速找到一条到达目标位置点的安全路径。     

传感环境下一种基于局部信息的反监控算法

研究传感环境下移动对象的反监控问题,提出了最小安全圆等概念,并基于最小安全圆的特性提出了一种基于局部信息的最小风险路径发现算法.理论分析和实验结果表明,与已有相关研究工作相比,新算法具有更好的反监控性能和更低的计,算复杂度,从而能使得移动对象更快速发现并沿着风险更小的路径到达目标点位置.另外.由于算法只要求移动对象知道其侦测半径之内的局部信息,因此算法是完全分布式的,具有良好的实用性.     

一种基于概率的路径预测与查询算法

研究了路网空间内的路径预测与查询技术,设计了基于统计信息和概率论的最优路径预测算法。实际应用中,路网错综复杂。提出可能路径集合的概念,并设计算法来提取当前路径预测涉及到的路网子网,减小路网规模和路径预测的复杂度。在空间网络环境下,现有移动对象位置预测技术主要针对短期预测,不能预测下一路口的交通情况。为了弥补这一缺陷,降低用户端的位置更新率,设计了路网移动模型来简洁描述提取自大量历史移动路径的移动统计特征,捕捉路口处转向模式。基于移动模型,提出了具有较高精度的交通预测模型来预测对象的运动路径。     

基于二次Bezier曲线的无线传感网避障路径规划研究

用固定Sink节点进行无线传感网内数据采集的传统方式会导致热点区域(hot spot)问题,而采用移动Sink节点进行数据采集可以克服这个问题,从而达到均衡网络能量分布与延长网络生命周期的效果.本文针对类车型机器人作为无线传感网中移动数据汇聚节点的应用场景,提出了一种基于Bezier连续曲线的移动Sink节点避障路径规划算法.本文构建了连续分段Bezier曲线为巡航轨迹,采用人工势场中的斥力场理论实现对多个障碍物的智能躲避,动态调节二次Bezier曲线的内部控制点位置,将障碍物排斥在二次Bezier曲线之外.仿真结果验证本文提出的算法可以实现移动Sink节点规划路径的避障功能,同时Bezier曲线规划算法简单,计算量较小.     

Planning of collision-free paths for a reconfigurable dual manipulator equipped mobile robot

In this paper, we study the problem of finding a collision-free path for a mobile robot which possesses manipulators. The task of the robot is to carry a polygonal object from a starting point to a destination point in a possibly culttered environment. In most of the existing research on robot path planning, a mobile robot is approximated by a fixed shape, i.e., a circle or a polygon. In our task planner, the robot is allowed to change configurations for avoiding collision. This path planner operates using two algorithms: the collision-free feasible configuration finding algorithm and the collision-free path finding algorithm. The collision-free feasible configuration finding algorithm finds all collision-free feasible configurations for the robot when the position of the carried object is given. The collision-free path finding algorithm generates some candidate paths first and then uses a graph search method to find a collision-free path from all the collision-free feasible configurations along the candidate paths. The proposed algorithms can deal with a cluttered environment and is guaranteed to find a solution if one exists.     

基于自适应动态窗口改进细菌算法与移动机器人路径规划

针对移动机器人在复杂环境下的路径规划问题,提出一种新的自适应动态窗口改进细菌算法,并将新算法应用于移动机器人路径规划。改进细菌算法继承了细菌算法与动态窗口算法（dynamic window algorithm, DWA）在避障时的优点,能较好实现复杂环境中移动机器人静态和动态避障。该改进算法主要分三步完成移动机器人路径规划。首先,利用改进细菌趋化算法在静态环境中得到初始参考规划路径。接着,基于参考路径,机器人通过自身携带的传感器感知动态障碍物进行动态避障并利用自适应DWA完成局部动态避障路径规划。最后,根据移动机器人局部动态避障完成情况选择算法执行步骤,如果移动机器人能达到最终目标点,结束该算法,否则移动机器人再重回初始路径,直至到达最终目标点。仿真比较实验证明,改进算法无论在收敛速度还是路径规划精确度方面都有明显提升。     

移动Agent系统名字解析机制的研究与实现

名字解析机制是移动Agent技术研究的重要课题.目前,多数基于域名系统的名字解析机制由于算法自身的复杂性限制,很难实现移动对象的应用级位置透明性访问.全局的、与位置无关的命名和名字解析极大地方便了移动Agent系统通信模型和导航模型的建立,具有良好的实用性.通过引入一种基于全局命名模式的名字解析机制,为移动Agent系统建立了一种全局统一的命名方法--UON(universal object naming),并从对象的注册、对象的移动和移动对象的访问3个方面给出了名字解析的具体实现过程和相关算法,从而有效     

Dynamics and Cooperative Object Manipulation Control of Suspended Mobile Manipulators

Dynamics and control of mobile manipulators is obviously a more challenging problem compared to fixed-base robots. Including a suspension system for these mobile platforms increases their maneuverability, but considerably adds to their complexity. In this paper, a suspended wheeled mobile platform with two 6-DOF Puma-type manipulators is used to manipulate an object along a given path. To apply a model-based control algorithm, it is required to have an explicit dynamics model for such highly nonlinear system. This model should be as concise as possible to include fewer mathematical calculations for online computations. Therefore in this paper, a detailed set of dynamics equations for a multiple arm wheeled mobile platform equipped with an effective suspension system is presented. The method is based on the concept of Direct Path Method (DPM), which is extended here for such challenging type of robots. The obtained dynamics model is then verified with a dynamical analysis study using software ADAMS. Then, Natural Orthogonal Complement Method is used to include the non-holonomic constraint of the wheeled platform in a more concise dynamics model. Next, an impedance control law is applied for cooperative manipulation of an object by the two manipulators. The obtained results for a suspended wheeled platform equipped with two 6-DOF Puma-type manipulators reveal a successful performance for moving an object along a mixed circular-straight path, even in the presence of unexpected disturbing forces, system/end-effector flexibility and impacts due to contact with an obstacle.