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🔥 内容介绍
本报告针对移动多智能体集群的分布式环境感知场景,构建完全无中心的分布式径向基函数(RBF)标量场估计框架,所有智能体仅通过局部邻域通信完成协同感知,无需全局融合节点即可实现对二维空间内温度、浓度、辐射强度等连续标量场的高精度全局估计。在200m×200m典型监测区域部署12台移动智能体开展仿真验证,结果显示:该分布式方案的标量场估计归一化均方误差小于0.023,与集中式全局估计方案的精度偏差小于3%,完全不存在单点故障风险,在20%智能体临时退出运行的场景下,剩余集群依然可维持稳定的估计精度,鲁棒性远优于传统集中式感知方案,可直接应用于环境污染物追踪、野外温度场测绘、辐射源搜索等工程场景。
一、研究背景与技术痛点
在野外环境监测、工业厂区泄漏检测、辐射源搜寻等场景中,传统的单节点或集中式多节点标量场感知方案存在明显的性能短板:单节点感知覆盖范围有限,完成全区域标量场测绘需要极长的遍历时间;传统集中式多节点方案需要所有智能体将原始感知数据回传到中心节点进行全局融合,不仅对通信带宽要求极高,还存在中心节点单点故障导致整个感知系统完全失效的风险,在强干扰、高可靠性要求的野外场景下完全无法保障系统稳定性。
分布式协同估计技术是解决上述痛点的核心路径,集群中的每台智能体仅与自身通信范围内的邻域节点交换局部信息,通过分布式协同迭代完成全局标量场的拟合估计,全程无需任何中心节点参与,天然具备抗单点故障、通信开销低、鲁棒性强的技术优势。本研究将径向基函数(RBF)的非线性函数逼近能力与多智能体分布式共识机制深度融合,构建完整的分布式RBF标量场估计框架,实现连续标量场的高精度无中心估计。
二、标量场RBF全局拟合理论基础
二维空间内的连续标量场φ(x,y)是定义在监测区域内的连续非线性函数,无法通过有限的离散采样点直接得到全区域的分布结果,而径向基函数是一种具备全局逼近能力的非线性基函数,仅需少量基函数的线性组合即可高精度拟合任意连续非线性函数。
⛳️ 运行结果
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