美國E+E傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡中目標捕獲的控制策略研究
　　隨著電子通信技術、計算機技術和自動控制技術的迅猛發(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)絡逐步進入人們的視野。WSN通過傳感器節(jié)點進行無線組網(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后救援等應用場合，不僅需要通過SN來感知環(huán)境的變化，還需要傳達緊急事件信息，通過控制執(zhí)行器設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)絡中目標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)絡有望為監(jiān)測監(jiān)控類和控制類應用提供必要支撐。 學術界和工業(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行科學研究。目標捕獲控制作為WSAN中的基本應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)點能否完成對目標的捕獲控制將zui終決定WSAN整個協(xié)作過程的成敗?；诖?，本文結合無線傳感器網(wǎng)絡和多自主體系統(tǒng)現(xiàn)有的研究成果，開展WSAN中目標捕獲控制策略研究。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捕獲控制問題，提出了基于虛擬Agent的WSAN模型，設計了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。并在此基礎上，提出了多目標分配策略，設計了基于Leader-following的自適應捕獲算法，以提高WSAN執(zhí)行多目標的能力。 （2）針對執(zhí)行器節(jié)點對靜態(tài)與動態(tài)目標的捕獲控制問題，設計了基于滑模變結構方法的目標捕獲策略。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愋湍繕诉M行捕獲。 （3）針對靜態(tài)障礙物情形下的目標捕獲控制問題，設計了基于預測控制方法的目標捕獲策略，將避碰的條件轉化為性能指標的一部分，提出了基于滾動優(yōu)化的預測控制算法，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，設計了內(nèi)場與外場兩類勢能函數(shù)，進而設計相對應的控制算法，使執(zhí)行器節(jié)點在捕獲目標過程中，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。設計了主/從端目標捕獲控制律，并將網(wǎng)絡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。