[发明专利]一种多机器人在安全通信下的编队控制方法

说明书

本发明涉及一种多机器人在安全通信下的编队控制方法。该控制方法包括：步骤1：构建多机器人系统模型和安全通信的控制策略，初始化机器人的位置信息，根据机器人的初始位置确定机器人的目标位置；步骤2：在控制策略下的控制下，每个机器人将自己的加密位置信息发送给动态变化的相邻机器人；步骤3：每个机器人接收到来自不同的动态变化的相邻机器人的加密位置信息后，基于该加密位置信息计算自己的下一时刻的位置信息，同时将计算获得的自己的下一时刻的位置信息经加密后发送动态变化的相邻机器人；步骤4：重复步骤2‑3，每个机器人的最终运动轨迹收敛至同一目标点。

技术领域

本发明涉及机器人移动控制技术领域，具体而言，涉及一种多机器人在安全通信下的编队控制方法。

背景技术

多机器人系统协同控制问题研究的一个重要内容是它的集体行为。在多机器人系统一致性协调的过程中，多机器人系统一致性协议的设计是基于机器人自身与其邻接机器人之间状态信息的连续交互为前提，即需要机器人之间进行真实并且连续的通信。如果某些不法分子监听机器人通信并窃取相关信息，就可能根据通信通道中的信息，推测出机器人的状态更新规则，甚至推断出整个系统的最终通信协议，那么对机器人和整个多机器人系统系统而言这是非常危险的。

另外，由于机器人系统的动态系统拓扑结构的高复杂程度以及机器人工作环境的限制，比如深海、深空探测器、超远距离机集群协作控制等，很多时候连续信息通信难以实现，在一个较短的时间内会发生多机器人之间的通信不连通情况。

由此，需要一种多机器人在安全通信下的编队控制方法，尤其是在通信受限的环境中实现有效的编队控制。

发明内容

为了改善上述技术问题，本发明提供了一种多机器人在安全通信下的编队控制方法，每个机器人上搭载有距离传感器和通信模块，该编队控制方法包括：

步骤1：构建多机器人系统模型和安全通信的控制策略，初始化机器人的位置信息，根据机器人的初始位置确定机器人的目标位置；

步骤2：在控制策略下的控制下，每个机器人将自己的加密位置信息发送给动态变化的相邻机器人；

步骤3：每个机器人接收到来自不同的动态变化的相邻机器人的加密位置信息后，基于该加密位置信息计算自己的下一时刻的位置信息，同时将计算获得的自己的下一时刻的位置信息经加密后发送动态变化的相邻机器人；

步骤4：重复步骤2-3，每个机器人的最终运动轨迹收敛至同一目标点。

其中：所述多机器人系统模型是：

其中，x_i代表机器人i的位置信息；代表机器人i的速度；u_i代表机器人i的控制策略；I表示机器人集合，I＝{1，2，…，n}；

所述安全通信的控制策略是：

其中，d_i表示机器人i与其所有相邻机器人的连接权重之和，a_ij表示机器人i与机器人j之间的连接权重，是机器人i在时刻t要发送的加密位置信息，是相邻机器人j在时刻t要发送的加密位置信息；j∈N_i表示机器人j是机器人i能够直接通信的相邻机器人。

其中：所述根据机器人的初始位置确定多个机器人的目标位置的方法包括：基于每个机器人运动轨迹期望值的收敛要求，多个机器人的初始位置的均值为多个机器人的目标位置。

其中：所述每个机器人将自己的经加密的位置信息发送给动态变化的相邻机器人的方法是：