新的动态环境中目标跟踪和避障的控制方法

计算机工程与应用 ›› 2012, Vol. 48 ›› Issue (15): 220-226.

新的动态环境中目标跟踪和避障的控制方法

杨建1，董密1，淳于江民2

1.中南大学信息科学与工程学院，长沙 410083
2.美国泰道控制系统设备有限公司，加州洛杉矶 91311

出版日期:2012-05-21 发布日期:2012-05-30

New reactive target-tracking and obstacle avoidance control in dynamic environment

YANG Jian1, DONG Mi1, CHUNYU Jiangmin2

1.School of Information Science & Engineering, Central South University, Changsha 410083, China
2.Delta Tau Data System Inc., Los Angeles, CA 91311, USA

Online:2012-05-21 Published:2012-05-30

摘要/Abstract

摘要： 针对传感器范围有限的质点移动机器人，提出了一种新的被动式目标跟踪控制方法，使其能在动态变化的环境中有效地避开静止和运动的障碍物。建立了多目标控制问题模型，为环境中的每一个目标生成人工势场，在此基础上设计生成综合控制量。与标准的势场法不同的是：提出的综合势场法是时变的，而且有效地考虑了非静止障碍物和机器人的运动。其基本条件和主要特性均由严格的李亚普洛夫方法导出和证明。仿真实例介绍了该方法的设计过程，通过实验证明了其有效性。

关键词: 被动式目标跟踪, 避障, 多目标控制, 势场法

Abstract: This paper addresses a new reactive control design for point-mass vehicles with limited sensor range to track targets while avoiding static and moving obstacles in a dynamically evolving environment. A multi-objective control problem is formulated and control is synthesized by generating a potential field force for each objective and combining them through analysis and design. Different from standard potential field methods, the composite potential field described in this paper is time-varying and planned to account for moving obstacles and robot motion. Basic conditions and key properties are derived using rigorous Lyapunov analysis. Simulation examples are included to illustrate both the design process and performance of proposed control.

Key words: reactive target-tracking, obstacle avoidance, multi-objective control, potential field method

杨建1，董密1，淳于江民2. 新的动态环境中目标跟踪和避障的控制方法[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(15): 220-226.

YANG Jian1, DONG Mi1, CHUNYU Jiangmin2. New reactive target-tracking and obstacle avoidance control in dynamic environment[J]. Computer Engineering and Applications, 2012, 48(15): 220-226.

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