基于非光滑控制障碍函数的四旋翼视觉环境监测分布式覆盖空洞预防
系统与控制
2024-01-05 v2 系统与控制
摘要
本文提出一种装备下视相机的四旋翼分布式覆盖控制策略，可防止四旋翼视场（FOV）之间出现未监测区域。我们利用幂图（即由 FOV 半径定义的加权 Voronoi 图）推导了消除三个四旋翼 FOV 间可能出现的未监测区域的充要条件。由于该条件可描述为逻辑组合约束，我们借助非光滑控制障碍函数（NCBF）来防止团队 FOV 间出现未监测区域。随后，我们研究所提 NCBF 的对称性质以开发分布式算法。该算法可支持因组成三机的四旋翼变化而引起的 NCBF 切换。通过利用幂图特性分析了满足 NCBF 条件的控制输入的存在性。所提框架与覆盖控制律相结合，在减少 FOV 重叠的同时最大化监测质量。所提方法在仿真与实验中得到验证。
引用
@article{arxiv.2211.02872,
title = {Distributed Coverage Hole Prevention for Visual Environmental Monitoring with Quadcopters via Nonsmooth Control Barrier Functions},
author = {Riku Funada and María Santos and Ryuichi Maniwa and Junya Yamauchi and Masayuki Fujita and Mitsuji Sampei and Magnus Egerstedt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.02872},
year = {2024}
}
备注
19 pages, 20 figures. This paper has been accepted for publication in the IEEE Transactions on Robotics. The DOI and the URL of the published version can be found in the header of the first page