[发明专利]动态环境下的多智能体群系统导航与避障方法及装置

说明书

本发明公开了一种动态环境下的多智能体群系统导航与避障方法及装置，其中，方法包括：根据全局地图进行路径规划，生成全局路径；获取多智能体群系统的每个智能体和下一路标点的凸集；根据所述全局路径以所述凸集为路径导航至下一路标点。根据本发明实施例的方法，可以通过实时改变队形在各类动态障碍物环境中的智能体群系统导航、避障的功能，规避了人工势场法等传统群系统导航方法应用场景简单、算法鲁棒性差、容易陷入僵局等缺点，将大大拓展多无人机、无人车集群等多智能体群系统的应用场合，为其在复杂应用场景下的导航应用提供了鲁棒且高效的系统方法。

技术领域

本发明涉及智能体导航技术领域，特别涉及一种动态环境下的多智能体群系统导航与避障方法及装置。

背景技术

随着计算机视觉、人工智能以及控制技术的快速发展，以无人机、无人车等为代表的智能体逐渐在国民经济建设和国家安全保障方面发挥巨大的作用。而多个智能体协同工作可以有效提高智能体作业半径，增加作业种类，进而大大拓宽应用场景，完成许多单个智能体无法完成的工作。但是，由于智能体数量上升时，系统需要处理的数据量将快速增长，同时仍需要让每个智能体在各自的位置上正常作业，并实现避障、避碰等必要功能，因此许多对单个智能体的控制策略无法直接应用于控制多个智能体组成的群系统。

相关技术中，已经有一些对智能群系统编队、导航等问题的相关讨论和研究。然而，现有的对智能体群系统导航、避障问题的大多数研究应用场景比较简单，在复杂环境下难以应用，且存在着收敛速度慢、容易陷入僵局等问题。如何利用每个智能体上有限的计算资源，构建能在有一定数量的静止障碍物与动态障碍物的复杂环境下正常工作的智能体群系统，是学术界和工业界非常关注的科学问题和工程难题。核心关键技术的突破将会极大拓展智能体群系统在复杂自然环境下、复杂应用场景下的应用模式，提高完成任务的可能性和效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种动态环境下的多智能体群系统导航与避障方法，该方法可以通过实时改变队形在各类动态障碍物环境中的智能体群系统导航、避障的功能。

本发明的另一个目的在于提出一种动态环境下的多智能体群系统导航与避障装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种动态环境下的多智能体群系统导航与避障方法，包括以下步骤：根据全局地图进行路径规划，生成全局路径；获取多智能体群系统的每个智能体和下一路标点的凸集；根据所述全局路径以所述凸集为路径导航至下一路标点。

本发明实施例的动态环境下的多智能体群系统导航与避障方法，根据全局地图进行路径规划计算包含当前各智能体和下一路标点的较大凸集，从而以凸集为路径导航至下一路标点，实现了通过实时改变队形在各类动态障碍物环境中的智能体群系统导航、避障的功能，规避了人工势场法等传统群系统导航方法应用场景简单、算法鲁棒性差、容易陷入僵局等缺点，将大大拓展多无人机、无人车集群等多智能体群系统的应用场合，为其在复杂应用场景下的导航应用提供了鲁棒且高效的系统方法。

另外，根据本发明上述实施例的动态环境下的多智能体群系统导航与避障方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据全局地图进行路径规划，包括：获取全局地图以及相关静态障碍物信息、动态障碍物信息，并采取类似于随机路标图法进行全局路径规划，其中，每个路标点表示智能体群系统在对应路标点的队形状态，其包含智能体群系统中心的队形信息和队形相似变换的相关系数，且每两个相邻路标点间的边则对应其连接的两个顶点和一个凸集。