基于多自主体的最优持续监控问题研究

摘要

随着无线移动通信技术和感应设备技术的发展，对那些监控网络无法覆盖的监控目标，静态覆盖式的监控系统已经无法满足人们对监控技术的要求。而通过由多个移动传感器组成的多自主体监控网络能够满足人们多样化的监控需求。因此，本文中基于多自主体的最优持续监控研究具有重要的实际应用价值。基于此，本文在已有的研究成果上，针对持续监控问题中的监控指标及自主体的动力学进行了深入研究，主要内容有： 引入了带权重的监控指标的概念，用权重表示在实际应用中不同的监控目标所具有的重要性。基于最小化监控任务指标的目的，采用哈密尔顿分析法得到自主体最优运动要满足的必要条件。依据这一条件，通过无穷小扰动分析法设计了一个梯度优化算法，解得自主体的最优运动轨迹，也正是在这一过程中监控权重影响了运动轨迹。最后，通过仿真验证了所提出算法的有效性和监控权重指标的实用性。 研究了客观约束下基于二阶动力学多自主体的最优持续监控问题。与已有通过控制一阶动力学多自主体实现监控所不同的是：自主体的动力学是二阶的，控制的是多自主体的加速度而不是速度，同时还考虑了加速度和速度方面的约束。这使得本文所构建的自主体模型更符合现实情况。通过分析最优控制的必要条件，将自主体的运动轨迹用两个向量表示。构建了一类基于梯度的算法并求解这两个最优向量同时使得监控指标最小化。此外，本文还构建了一个算法以防止自主体在运动过程中超出监控边界或相互碰撞。最后，通过仿真验证了所提出方法和所得结论的正确性和有效性。 论文最后总结了全文主要内容并提出了对今后工作的展望。

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