美國E+E傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)捕獲的控制策略研究
　　隨著電子通信技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，融合了信息感知、信息處理和信息傳輸于一體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐步進(jìn)入人們的視野。WSN通過傳感器節(jié)點進(jìn)行無線組網(wǎng)，實現(xiàn)了對物理環(huán)境信息的采集和傳播工作。但在森林火險檢測和地震災(zāi)后救援等應(yīng)用場合，不僅需要通過SN來感知環(huán)境的變化，還需要傳達(dá)緊急事件信息，通過控制執(zhí)行器設(shè)備及時地采取行動來處理事件。

　　美國E+E傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)捕獲的控制策略研究       發(fā)展迅速的無線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)有望為監(jiān)測監(jiān)控類和控制類應(yīng)用提供必要支撐。 學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對WSAN的巨大前景極為重視，并投入了巨大的人力和物力進(jìn)行科學(xué)研究。目標(biāo)捕獲控制作為WSAN中的基本應(yīng)用之一，一直是研究者重點研究的對象?，F(xiàn)有研究往往針對傳感器—傳感器協(xié)作與傳感器—執(zhí)行器協(xié)作展開的，以此來研究數(shù)據(jù)的可靠性傳輸。然而，除了數(shù)據(jù)的傳輸可靠性，執(zhí)行器節(jié)點間的協(xié)作控制對目標(biāo)捕獲過程同樣重要。事實上，執(zhí)行器節(jié)點能否完成對目標(biāo)的捕獲控制將zui終決定WSAN整個協(xié)作過程的成敗。基于此，本文結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和多自主體系統(tǒng)現(xiàn)有的研究成果，開展WSAN中目標(biāo)捕獲控制策略研究。本文的研究工作有如下幾個方面：（1）針對事件包傳輸與多目標(biāo)捕獲控制問題，提出了基于虛擬Agent的WSAN模型，設(shè)計了Ballooning協(xié)議，保證了事件報告能夠在有限的時延之內(nèi)傳輸?shù)綀?zhí)行器節(jié)點。并在此基礎(chǔ)上，提出了多目標(biāo)分配策略，設(shè)計了基于Leader-following的自適應(yīng)捕獲算法，以提高WSAN執(zhí)行多目標(biāo)的能力。 （2）針對執(zhí)行器節(jié)點對靜態(tài)與動態(tài)目標(biāo)的捕獲控制問題，設(shè)計了基于滑模變結(jié)構(gòu)方法的目標(biāo)捕獲策略。為了減少執(zhí)行器節(jié)點間在協(xié)作過程中通信能耗，采用基于雛菊鏈（Daisy-Chain）的目標(biāo)捕獲算法，使執(zhí)行器節(jié)點在維持較少通信消耗的同時，能夠?qū)Σ煌愋湍繕?biāo)進(jìn)行捕獲。 （3）針對靜態(tài)障礙物情形下的目標(biāo)捕獲控制問題，設(shè)計了基于預(yù)測控制方法的目標(biāo)捕獲策略，將避碰的條件轉(zhuǎn)化為性能指標(biāo)的一部分，提出了基于滾動優(yōu)化的預(yù)測控制算法，使得執(zhí)行器節(jié)點能夠根據(jù)在線感知的信息動態(tài)調(diào)整路徑。zui后，通過設(shè)定終點狀態(tài)控制器，給出了保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件。 （4）針對動態(tài)障礙物情形下的目標(biāo)捕獲控制問題，根據(jù)執(zhí)行器節(jié)點是否處于鄰居執(zhí)行器節(jié)點的避障區(qū)域，設(shè)計了內(nèi)場與外場兩類勢能函數(shù)，進(jìn)而設(shè)計相對應(yīng)的控制算法，使執(zhí)行器節(jié)點在捕獲目標(biāo)過程中，能夠躲避環(huán)境中存在的動態(tài)障礙物以及鄰居執(zhí)行器節(jié)點。 （5）針對主從遙操作系統(tǒng)下的WSAN目標(biāo)捕獲問題，提出了一種動態(tài)量化器，使得主端執(zhí)行器節(jié)點與從端執(zhí)行器節(jié)點信號在輸出前得到量化。設(shè)計了主/從端目標(biāo)捕獲控制律，并將網(wǎng)絡(luò)中存在的時變時延考慮在控制協(xié)議中，使得主端執(zhí)行器節(jié)點能夠在時延與量化器下能夠追蹤到從端執(zhí)行器節(jié)點的編隊捕獲位置中心，而從端執(zhí)行器節(jié)點能夠根據(jù)主端執(zhí)行器節(jié)點位置形成期望編隊捕獲控制。