基于 GMM 的时变覆盖控制

在涉及时变密度函数的覆盖控制问题中，覆盖控制律依赖于密度函数演化的时间积分。后者常被忽略，或用上界取代，或作为空间积分的数值近似计算。在本文中，我们考虑密度函数时变 modeled 为高斯混合模型 (GMM)，其随时间通过一组时变 sources (已知对应的速度) 演化。通过施加这种结构，我们获得一种高效的时变覆盖控制器，完全纳入密度函数的时变演化。我们表明，在该控制律下诱导的轨迹可最小化总体覆盖成本。我们揭示了所提出控制器的结构，并与经典时变覆盖控制器进行比较，以此作为基准进行仿真中的覆盖性能评估。此外，我们指出，所提出控制律在计算效率和分布式特性方面具有优势，使其适用于涉及时变覆盖控制问题的多车辆机器人应用。我们在 plume 监测中采用了该方法。在一次实验现场试验中，我们表明由所提出控制器引导的无人机能够以分布式方式跟踪模拟的时变化学 plume。