[发明专利]一种基于基因调控网络的智能体集群区域覆盖方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于基因调控网络的智能体集群区域覆盖方法、系统、设备及介质，涉及智能控制技术领域，所述基因调控网络包括上层网络和下层网络，其中所述方法包括：实时获取智能体的位置信息以及与其邻近的所有障碍物的位置信息；在上层网络中，根据智能体的位置信息和所有障碍物的位置信息，生成由智能体和所有障碍物形成的三维浓度地图，再将三维浓度地图映射到二维平面以获取智能体所处的影响区域；在下层网络中，根据影响区域的形态特征确定智能体在下一时刻的运动速度；控制智能体按照运动速度运行，以进行区域覆盖。本发明通过引入基因调控网络调整智能体的当前运行状态，使得智能体集群达到更好的区域覆盖效果。

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，具体是涉及一种基于基因调控网络的智能体集群区域覆盖方法、系统、设备及介质。

背景技术

智能体因响应速度快、使用成本低等特点受到空前的关注并得到迅速发展。但是由于环境复杂性和任务多样性，单个智能体通常难以满足很多实际任务需求，考虑到执行任务的效率，智能体的协同控制技术得到广泛的研究。

智能体集群的区域覆盖问题是指控制每个智能体运动以使得智能体集群所形成的感知范围逐步覆盖整个区域，从而实现对该区域的高效侦察或监控，可广泛应用于大气监测、森林火灾探测、交通控制等领域。目前已有学者提出利用虚拟势场函数来构建出智能体运动控制模型以实现智能体集群的区域覆盖，但是由于虚拟势场函数的本质是调节智能体之间的引力和斥力，很容易造成智能体集群在运动过程中发生死锁问题，从而导致区域覆盖效果不佳。

发明内容

本发明提供一种基于基因调控网络的智能体集群区域覆盖方法、系统、设备及介质，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

第一方面，提供一种基于基因调控网络的智能体集群区域覆盖方法，所述基因调控网络包括上层网络和下层网络，所述方法包括：

针对智能体集群中的每个智能体，实时获取所述智能体的位置信息以及与其邻近的所有障碍物的位置信息；

在所述上层网络中，根据所述智能体的位置信息和所述所有障碍物的位置信息，生成由所述智能体和所述所有障碍物形成的三维浓度地图，再将所述三维浓度地图映射到二维平面以获取所述智能体所处的影响区域；

在所述下层网络中，根据所述影响区域的形态特征确定所述智能体在下一时刻的运动速度；

控制所述智能体按照所述运动速度运行，以进行区域覆盖。

进一步地，所述所有障碍物为所述智能体集群中除所述智能体之外与所述智能体之间的距离落在给定探测范围内的所有智能体。

进一步地，所述根据所述智能体的位置信息和所述所有障碍物的位置信息，生成由所述智能体和所述所有障碍物形成的三维浓度地图包括：

根据所述智能体的位置信息，确定所述智能体产生的个体浓度场；

根据所述所有障碍物的位置信息，确定所述所有障碍物产生的综合浓度场；

将所述个体浓度场和所述综合浓度场进行融合，得到由所述智能体和所述所有障碍物形成的三维浓度地图。

进一步地，所述将所述个体浓度场和所述综合浓度场进行融合，相应的公式为：

其中，为所述基因调控网络中的一种基因以生成所述综合浓度场对应的综合浓度地图，为时间，为S型函数，和为给定调节参数，为所述基因调控网络中的另一种基因以生成所述三维浓度地图，为所述个体浓度场。

进一步地，所述根据所述影响区域的形态特征确定所述智能体在下一时刻的运动速度包括：

当识别所述影响区域为非圆形区域时，按照既定采样步长从所述影响区域的外边界线上获取若干个采样点；