一种多智能体运动时序控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多智能体运动时序控制方法。为了克服所有智能体精确的时间同步，每个智能体严格按照顺序运动的方式实现成本非常高，且执行起来非常困难的问题；本发明专利技术包括以下步骤：S1：获取智能体群体路径规划的场景以及所有智能体在场景中的实时运动路径；S2：根据运动路径获得运动路径的交汇点，求解每个智能体通过运动路径的交汇点的时间；S3：更新运动路径，根据各智能体通过运动路径的交汇点的时间先后分配智能体的路权；S4：每间隔额定时间步骤S3重新分配各智能体的路权，直至所有智能体完成运动路径。通过计算智能体通过交叉路的顺序控制路权，达到控制智能体运动时序的目的，实现成本低。实现成本低。实现成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种多智能体运动时序控制方法


[0001]本专利技术涉及运动时序控制领域，尤其涉及一种基于路径路权控制的多智能体运动时序控制方法。

技术介绍

[0002]多智能体路径规划技术在游戏、机器人集群、无人机集群中是非常重要的技术，它解决的是多智能体集群如游戏角色、机器人、无人机等群体的路径规划问题。与单智能体路径规划的区别在于，单智能体只需要考虑单个个体的路径最优，而多智能体路径规划需要考虑群体的路径规划性能，包括群体路径总代价最小、每个个体间没有碰撞、所有个体目的地可达等问题。因此，多智能体路径规划相对于单智能体路径规划来说，进行了非常大的功能特性延伸，也提出了很多新的需要解决的问题。
[0003]其中多智能体运动时序控制就是必须要解决的问题之一，当多智能体路径规划系统规划出了每个智能体的路径后，这些路径是有空间和时间双重属性的，因为这些路径很可能是相互交错重叠的，每个智能体通过自己的路径到达目的地的过程中，不仅仅要考虑路径的空间属性，还要考虑路径的时间属性，意思就是说不仅要考虑通过的是哪些路径，还要遵守通过这些路径的时间顺序，也就是说多智能体的运动是有时序控制要求的。为了实现多智能体运动的时序控制，比较直接的做法是，所有智能体之间做非常精确的时间同步，每个智能体严格按照规划的顺序和步骤运行每一步，这样就能保障智能体按系统规划的结果运行。
[0004]但是基于所有智能体精确的时间同步，每个智能体严格按照顺序运动的方式：一方面实现成本非常高，所有智能体都要做精确的时钟同步；另一方面执行起来非常困难，因为每个智能体在运动过程中会遇到各种各样的情况，包括遇到障碍物停障，包括运行速度各有不同等等，因此实际上执行起来会有各种状况发生。
[0005]例如，一种在中国专利文献上公开的“一种多通道时钟同步方法及系统”，其公告号CN101150316A，方法主要是利用相位校准原理，相位校准模块以接收到的主设备采样时钟和从设备驱动模块输出的一路采样时钟作为相位校准自动控制输入信号，对主设备的参考时钟进行相位调整，实现了主从设备采样时钟精确同步；多通道时钟同步系统包括主设备和至少一从设备，DSP+FPGA模块用于产生主动同步控制信号，和一控制模式选择模块用于实现了主动和自动控制模式选择。实现多通道时钟精确同步，而且时钟系统在自动同步失效时，可以由操作者主动调整主从设备的相位差，达到主从设备再次同步的目的。
[0006]但是该方案对于所有智能体都要做精确的时钟同步成本较高，且执行起来非常困难。

技术实现思路

[0007]本专利技术主要解决现有技术基于所有智能体精确的时间同步，每个智能体严格按照顺序运动的方式实现成本非常高，且执行起来非常困难的问题；提供一种多智能体运动时
序控制方法，根据通过交汇点的顺序赋予不同智能体不同的路权，而对智能体在路权范围内的运动不做控制，通过这种方式控制智能体通过各自路径的时间顺序，实现成本非常低。
[0008]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种多智能体运动时序控制方法，包括以下步骤：S1：获取智能体群体路径规划的场景以及所有智能体在场景中的实时运动路径；S2：根据运动路径获得运动路径的交汇点，求解每个智能体通过运动路径的交汇点的时间；S3：更新运动路径，根据各智能体通过运动路径的交汇点的时间先后分配智能体的路权；S4：每间隔额定时间步骤S3重新分配各智能体的路权，直至所有智能体完成运动路径。
[0009]通过对所有智能体通过每一个路径交汇点的先后顺序进行计算，根据通过交汇点的顺序赋予不同智能体不同的路权，而对智能体在路权范围内的运动不做控制，通过这种方式控制智能体通过各自路径的时间顺序，实现成本非常低。
[0010]作为优选，所述的群体路径规划的场景包括场景路径；场景路径上设置有若干关键点，相邻关键点之间的路径为一条边，智能体在沿着场景路径从一个关键点到另一关键点之间的边的总和为智能体的运动路径；不同运动路径交汇处的关键点为交汇点。
[0011]作为优选，以时间步数作为通过一条边的时间；所述的通过运动路径的交汇点的时间为智能体通过交汇点前一条边的时间步数。
[0012]作为优选，通过建立路径时间表获得运动路径的交汇点的时间；所述的路径时间表为键值的数据结构，边的编号存储在“键”中，通过键边或者路过键边的智能体编号以及通过或路过时的时间步数存储在“值”中。
[0013]通过建立路径时间表的方式，将每个智能体相互之间通过交汇点的计算的时间复杂度从O(n2)降到O(n)，极大的降低了计算量，其中n是指智能体的数量。
[0014]作为优选，当智能体通过的边与其他边交汇或相邻时，智能体路过对应的其他边。一条边多次重复被通过在路径时间表中仅算一条边。建立路径时间表，用空间换时间。保障所有智能体都能到达各自的目的地，同时相互之间不会有碰撞，并且总体路径代价最小。
[0015]作为优选，所述的步骤S3包括以下过程：S301：遍历所有智能体的运动路径，每遍历到一条边，就在路径时间表中更新对应的内容，更新的内容是对应的键值对；S302：遍历整个路径时间表，对于大于一个智能体通过或路过的边，根据对应的时间步数，选择最早通过或路过的智能体具有通过或路过该边的路权；其它智能体不具有通过或路过该边的路权；S303：对于每个智能体，沿着运动路径，从时间步数为0的边到能通过的时间步数最靠后的边之间的路径为该智能体所拥有路权的路径。
[0016]通过路权的控制，智能体相互之间的相对时序是被控制住，即使每个智能体在它的路权范围内的运动节奏发生变化，不受控制，也能够应对各种异常状况。
[0017]作为优选，当大于一个智能体通过或路过的边所对应的时间步数相同时，根据智能体的编号赋予路权。
[0018]本专利技术的有益效果是：1.通过计算智能体通过交叉路的顺序控制路权，达到控制智能体运动时序的目的，实现成本低。
[0019]2.通过建立路径时间表的方式，显著降低了计算复杂度。
[0020]3.通过路权的控制，智能体相互之间的相对时序是被控制住，即使每个智能体在它的路权范围内的运动节奏发生变化，不受控制，也能够应对各种异常状况，容错性强。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的多智能体运动时序控制方法流程图。
[0022]图2是本专利技术一个实施例的多智能体运动路径示意图。
具体实施方式
[0023]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0024]实施例：多智能体路径规划解决的是智能体集群的群体路径规划问题，它要保障所有智能体都能到达各自的目的地，同时相互之间不会有碰撞，并且总体路径代价最小。
[0025]设定如果同一时间点不同的智能体出现在同一条边或者相邻边上那么智能体会碰撞。如图2所示，在本实施例中，#1号智能体的起点是16100号边，终点是16097号边；#2号智能体的起点是16171号边，终点是16580号边；#3号智能体的起点是1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多智能体运动时序控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取智能体群体路径规划的场景以及所有智能体在场景中的实时运动路径；S2：根据运动路径获得运动路径的交汇点，求解每个智能体通过运动路径的交汇点的时间；S3：更新运动路径，根据各智能体通过运动路径的交汇点的时间先后分配智能体的路权；S4：每间隔额定时间步骤S3重新分配各智能体的路权，直至所有智能体完成运动路径。2.根据权利要求1所述的一种多智能体运动时序控制方法，其特征在于，所述的群体路径规划的场景包括场景路径；场景路径上设置有若干关键点，相邻关键点之间的路径为一条边，智能体在沿着场景路径从一个关键点到另一关键点之间的边的总和为智能体的运动路径；不同运动路径交汇处的关键点为交汇点。3.根据权利要求1或2所述的一种多智能体运动时序控制方法，其特征在于，以时间步数作为通过一条边的时间；所述的通过运动路径的交汇点的时间为智能体通过交汇点前一条边的时间步数。4.根据权利要求3所述的一种多智能体运动时序控制方法，其特征在于，通过建立路径时间表获得运动路径的交汇点的时...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鸿，陶熠昆，郑洪波，徐欣，石轲，
申请(专利权)人：浙江国自机器人技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：