基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光学空间目标监测系统及其控制方法，具体涉及基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统及控制方法。解决了现有技术对多智能体结合光电跟踪系统的控制方式，难以满足大规模网络通讯负载过大的需求的技术问题。本发明专利技术系统包括多个光电跟踪系统。多个光电跟踪系统之间通过联网通讯。光电跟踪系统内的光电传感器和状态存储器之间设置有事件触发模块，当满足事件触发机制时，更新当前光电跟踪系统的状态存储器在当前触发时刻的对应状态，同时将更新的状态信息发送给其他光电跟踪系统。同时，本发明专利技术还提供了上述系统的控制方法，通过事件触发机制去除连续时间通讯中不必要的通讯，减轻了通讯网络的带宽压力，提升大规模网络的通讯质量。大规模网络的通讯质量。大规模网络的通讯质量。

【技术实现步骤摘要】
基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种光学空间目标监测系统及其控制方法，具体涉及基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]光电跟踪系统是动态目标定位和跟踪技术的关键组成部分，近年来随着机动性强、覆盖范围广的运动平台的发展，尤其是无人机平台的发展，光电跟踪系统的性能得到了较大的提升。光学空间目标监测系统是光电跟踪系统最主要的应用领域之一。
[0003]目前，光学空间目标监测系统的研究主要集中于利用单台设备或少量设备组网以解决空间目标监测任务问题，而针对采用大规模的光电跟踪监测设备进行组网以实现多智能体跟踪系统的相关研究较少。随着通讯技术与控制理论的发展，多智能体控制技术与光电跟踪系统相结合的应用方向得到越来越多的关注，多智能体系统协同光电跟踪系统将是未来光电跟踪系统进一步提高跟踪精度的重要方式。
[0004]然而，多智能体系统协同光电跟踪系统涉及到大规模通讯网络设计问题，采用传统的基于时间触发机制对系统进行控制，会对通讯网络造成极大的负担，同时对通讯网络带宽提出更高的要求，因此基于时间触发机制对多智能体系统协同光电跟踪系统的控制方式，难以满足大规模通讯网络通讯负载过大的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术采用基于时间触发机制对对多智能体结合光电跟踪系统的控制方式，难以满足大规模通讯网络通讯负载过大的需求的技术问题，而提供基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统及其控制方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0007]基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统，其特殊之处在于：包括多个光电跟踪系统；
[0008]每个光电跟踪系统包括本体、光电传感器、状态存储器、控制器和执行器，所述光电传感器、状态存储器、控制器、执行器依次电连接；所述光电传感器设置在本体上；所述控制器与本体连接，用于控制本体的状态；
[0009]所述光电跟踪系统用于对监测空域内的跟踪目标进行定位跟踪；
[0010]所述多个光电跟踪系统之间通过通讯网络连接，多个光电跟踪系统的通讯网络满足图论理论，用于当前光电跟踪系统向其他光电跟踪系统实时传递该光电跟踪系统的状态信息以及跟踪目标的位置信息；
[0011]所述光电跟踪系统内的光电传感器和状态存储器之间设置有事件触发模块；
[0012]光电传感器用于实时采集当前光电跟踪系统本体的状态信息并传输至事件触发模块，当满足事件触发机制时，更新当前光电跟踪系统的状态存储器在当前触发时刻的对应状态，并对应更新跟踪控制量，同时将更新的状态信息发送给其他光电跟踪系统；
[0013]所述控制器用于根据跟踪控制量与增益矩阵得到事件触发时刻的控制律，并发送给执行器；
[0014]所述控制律为满足事件触发机制条件的控制输入量；
[0015]所述执行器内设置有二维转台，执行器通过控制律产生事件触发时刻的控制力矩，并通过控制力矩驱动二维转台运动，改变当前光电跟踪系统本体的状态。
[0016]进一步地，所述基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统的动力学模型为：
[0017]为光电跟踪系统i在t时刻的状态向量的一阶导数，R
n
为n维实数向量空间，n表示系统状态需要n个独立的状态变量进行完整表示；
[0018]x
i
(t)∈R
n
为光电跟踪系统i在t时刻的状态向量；
[0019]A∈R
n
×
n
为状态矩阵，R
n
×
n
为n
×
n维的实数矩阵空间；
[0020]f
i
(
·
)为光电跟踪系统i的非线性函数；
[0021]B∈R
n
×
m
为输入矩阵，R
n
×
m
为n
×
m维的实数矩阵空间；
[0022]u
i
(t)∈R
m
为光电跟踪系统i的控制输入量，表示连续时间情况下系统的连续控制输入，R
m
为m维实数向量空间，m表示控制输入量存在m个独立的输入渠道；
[0023]K∈R
m
×
n
为增益矩阵，R
m
×
n
为m
×
n维的实数矩阵空间；
[0024]表示在光电跟踪系统i的近邻节点集合N
i
的范围中求和，N i
为光电跟踪系统i的近邻节点集合，j∈N
i
表示光电跟踪系统j属于光电跟踪系统i的近邻节点集合；
[0025]a
ij
为光电跟踪系统i与光电跟踪系统j之间的通讯权重；
[0026]x
j
(t)∈R
n
为光电跟踪系统j在t时刻的状态向量；
[0027]b
i
为光电跟踪系统i与跟踪目标之间的通讯权重；
[0028]x0(t)∈R
n
为跟踪目标在t时刻的状态向量。
[0029]进一步地，所述事件触发机制如下：
[0030][0031]t
im
为光电跟踪系统i第m次触发事件时的采样次数；
[0032]h为光电跟踪系统i的采样周期；
[0033]l
i
为光电跟踪系统i在第m次触发事件与第m+1次触发事件之间的采样次数；
[0034]为的转置；
[0035]为光电跟踪系统i的测量误差，即光电跟踪系统i第m次触发事件后经过l
i
h时间长度后的状态误差；
[0036]Φ为事件触发权重矩阵；
[0037]σ
i
为光电跟踪系统i的事件触发阈值；
[0038]为光电跟踪系统i的状态误差，即光电跟踪系统i第m次事件触发时刻t
im
h的状态与其他光电跟踪系统在距离时刻t
im
h最近的各自的事件触发时刻t
jm
′
h的状态的差的加权和；
[0039]为的转置；
[0040]表示在满足e
iT
(t
im
h+l
i
h)Φe
i
(t
im
h+l
i
h)≥σ
i
y
iT
(t
im
h+l
i
h)Φy
i
(t
im
h+l
i
h)的条件下，从所有满足l
i
≥1中选择最小的一个l
i
h。
[0041]进一步地，所述跟踪控制量q
i
(t)通过以下公式得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统，其特征在于：包括多个光电跟踪系统；每个光电跟踪系统包括本体、光电传感器、状态存储器、控制器和执行器，所述光电传感器、状态存储器、控制器、执行器依次电连接；所述光电传感器设置在本体上；所述控制器与本体连接，用于控制本体的状态；所述光电跟踪系统用于对监测空域内的跟踪目标进行定位跟踪；所述多个光电跟踪系统之间通过通讯网络连接，多个光电跟踪系统的通讯网络满足图论理论，用于当前光电跟踪系统向其他光电跟踪系统实时传递该光电跟踪系统的状态信息以及跟踪目标的位置信息；所述光电跟踪系统内的光电传感器和状态存储器之间设置有事件触发模块；光电传感器用于实时采集当前光电跟踪系统本体的状态信息并传输至事件触发模块，当满足事件触发机制时，更新当前光电跟踪系统的状态存储器在当前触发时刻的对应状态，并对应更新跟踪控制量，同时将更新的状态信息发送给其他光电跟踪系统；所述控制器用于根据跟踪控制量与增益矩阵得到事件触发时刻的控制律，并发送给执行器；所述控制律为满足事件触发机制条件的控制输入量；所述执行器内设置有二维转台，执行器通过控制律产生事件触发时刻的控制力矩，并通过控制力矩驱动二维转台运动，改变当前光电跟踪系统本体的状态。2.根据权利要求1所述的基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统，其特征在于：所述基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统的动力学模型为：所述基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统的动力学模型为：为光电跟踪系统i在t时刻的状态向量的一阶导数，R
n
为n维实数向量空间，n表示系统状态需要n个独立的状态变量进行完整表示；x
i
(t)∈R
n
为光电跟踪系统i在t时刻的状态向量；A∈R
n
×
n
为状态矩阵，R
n
×
n
为n
×
n维的实数矩阵空间；f
i
(
·
)为光电跟踪系统i的非线性函数；B∈R
n
×
m
为输入矩阵，R
n
×
m
为n
×
m维的实数矩阵空间；u
i
(t)∈R
m
为光电跟踪系统i的控制输入量，表示连续时间情况下系统的连续控制输入，R
m
为m维实数向量空间，m表示控制输入量存在m个独立的输入渠道；K∈R
m
×
n
为增益矩阵，R
m
×
n
为m
×
n维的实数矩阵空间；表示在光电跟踪系统i的近邻节点集合N
i
的范围中求和，N
i
为光电跟踪系统i的近邻节点集合，j∈N
i
表示光电跟踪系统j属于光电跟踪系统i的近邻节点集合；a
ij
为光电跟踪系统i与光电跟踪系统j之间的通讯权重；x
j
(t)∈R
n
为光电跟踪系统j在t时刻的状态向量；b
i
为光电跟踪系统i与跟踪目标之间的通讯权重；x0(t)∈R
n
为跟踪目标在t时刻的状态向量。
3.根据权利要求2所述的基于事件触发的多智能体协同光电跟踪系统，其特征在于：所述事件触发机制如下：t
im
为光电跟踪系统i第m次触发事件时的采样次数；h为光电跟踪系统i的采样周期；l
i
为光电跟踪系统i在第m次触发事件与第m+1次触发事件之间的采样次数；为的转置；为光电跟踪系统i的测量误差，即光电跟踪系统i第m次触发事件后经过l
i
h时间长度后的状态误差；Φ为事件触发权重矩阵；σ
i
为光电跟踪系统i的事件触发阈值；为光电跟踪系统i的状态误差，即光电跟踪系统i第m次事件触发时刻t
im
h的状态与其他光电跟踪系统在距离时刻t
im
h最近的各自的事件触发时刻t
jm
′
h的状态的差的加权和；为的转置；表示在满足e
iT
(t
im
h+l
i
h)Φe
i
(t
im
h+l
i
h)≥σ
i
y
iT
(t
im
h+l
i
h)Φy
i
(t
im
h+l
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帆，唐辉霖，郝伟，谢梅林，刘鹏，王一鸣，纪洲，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：